个人防护装备使用者挥发性有机化合物排放特征及其对洁净室空气质量与职业健康的影响

本研究针对洁净室中人体源污染物控制难题，通过气候舱实验结合质子转移反应-飞行时间质谱（PTR-ToF-MS）技术，首次系统量化了不同活动强度及个人防护装备（PPE）条件下呼吸与皮肤挥发性有机化合物（VOC）排放特征。结果显示：PPE使用使呼吸排放增加10.3%至1068.6±472.7 μg h-1 p-1 ，皮肤排放稳定在2181.1±1302.5 μg h-1 p-1 ，关键组分包括丙酮、异戊二烯等；PPE对皮肤VOC外泄抑制有限，且可能加剧使用者对丙烯醛等有害物的暴露风险。该研究为洁净室污染控制策略优化及职业健康评估提供了重要数据支撑。

　　

在半导体制造、生物医药等高科技产业中，洁净室如同精密仪器的"无菌手术室"，任何微小的污染物都可能造成产品良率暴跌。然而，一个长期被忽视的矛盾逐渐浮现：本应隔绝污染的个人防护装备（PPE），可能正在成为新的污染源。随着工业化进程加速，洁净室环境控制标准日益严苛，建筑材料等传统污染源已得到有效控制，但人体这个"移动污染源"却始终难以驯服——每次呼吸、每寸皮肤都在持续释放挥发性有机化合物（VOC），这些物质不仅可能影响生产工艺，更会通过二次化学反应形成有害气溶胶，威胁工作者健康。

为破解这一困局，湖南大学等机构的研究团队在《Journal of Hazardous Materials》发表了一项开创性研究。他们设计了一套精密的实验方案：在温湿度严格控制的1.25m×1.15m×1.90m气候舱内，利用质子转移反应-飞行时间质谱（PTR-ToF-MS）实时监测受试者在不同活动状态（静坐、站立、行走）及PPE穿戴时长下的VOC排放动态。研究特别关注了呼吸与皮肤两条排放路径的差异，并首次量化了PPE对排放过程的影响机制。

关键实验技术
研究采用环境舱法隔离干扰因素，通过PTR-ToF-MS实现ppb级VOC实时检测；建立人体代谢模型计算排放速率；结合羟基自由基（OH）反应活性和二次有机气溶胶（SOA）生成潜力评估环境效应；采用中国健康成人志愿者队列进行性别分层分析。

时间序列分析揭示排放规律
实验数据显示，人体是丙酮和异戊二烯的主要释放源，其浓度随活动时间持续上升。值得注意的是，单纯放置PPE的对照组浓度曲线平稳，证实这些VOC确实源自人体代谢而非装备材料释放。

PPE的"双刃剑"效应
量化结果显示：未使用PPE时，呼吸与皮肤排放率分别为968.2±350.8 μg h^-1
p^-1
和2115.8±1813.7 μg h^-1
p^-1
；穿戴PPE后，呼吸排放反增10.3%，皮肤排放虽变异系数降低但总量未减。性别差异分析发现，女性呼吸排放对PPE更敏感，而男性皮肤排放变化更显著。

环境与健康风险
测算表明人体源VOC的OH反应活性达0.27±0.08 s^-1
，SOA生成潜力为2.13±0.51 μg m^-3
。特别警示丙烯醛等呼吸排放物可能诱发呼吸道炎症，且现有PPE设计无法有效阻隔皮肤VOC外泄，反而可能造成"自体污染"的恶性循环。

这项研究颠覆了传统认知：PPE在洁净室环境中更像"半透膜"而非绝对屏障。其重要意义在于：首次建立PPE使用者VOC排放数据库，揭示性别差异和活动强度的影响规律；证明现有PPE对皮肤VOC控制存在设计缺陷；为修订洁净室操作规程提供科学依据——例如建议缩短PPE连续使用时间、优化颈部/袖口密封设计等。该成果不仅适用于半导体工业，对医院手术室、疫苗生产线等高标准洁净场所同样具有指导价值，标志着人体污染物控制从"经验防控"迈向"精准治理"的新阶段。