多源开放空气大型集会中个人挥发性有机化合物（VOCs）暴露：被动空气采样与尿液生物监测整合研究

《Ecotoxicology and Environmental Safety》：Personal VOC exposure in a multi-source open-air mass gathering environment: An integrated passive air and biomonitoring study

　　

个人挥发性有机化合物（VOCs）暴露在大学节日期间显著增加。空气传播VOCs浓度较背景水平高2.0–21.1倍。暴露后尿液VOCs代谢物（urinary VOC metabolites）增加1.3–2.0倍。空间差异反映了舞台和食品相关排放源。整合空气采样与生物监测（biomonitoring）改善了暴露评估。

一、研究背景与问题

挥发性有机化合物（VOCs）是来自消费品、建筑材料和燃料燃烧等的普遍污染物，可导致急性和慢性健康损害。大型公共活动，如节日，可通过舞台烟雾、餐车活动、人类呼气和个人护理产品使用等多源排放大量VOCs。由于VOCs挥发性高，即使仅持续数小时的活动也可能使浓度快速升高。既往关于节日环境VOC暴露的证据有限，主要集中于烟花相关事件，且多依赖环境空气监测，未评估个人暴露。研究人员前期在半开放大型体育场演唱会试点中观察到个人空气VOC暴露增加，但大学节日人群密集、排放源更异质，包括烹饪、餐车、舞台效果和香味消费品，因此有必要评估该环境中的个人VOC暴露。主动和被动空气采样及生物监测各有局限：被动采样可评估外部个人暴露但不能充分反映内暴露，生物监测可提供内暴露证据但受暴露窗口、代谢物验证和暴露途径识别限制。膨胀聚四氟乙烯（ePTFE）被动采样器可佩戴于颈部和腕部，评估吸入和皮肤暴露。因此，研究人员旨在量化完全开放空气、多源节日中的个人VOC暴露，考察空间变异，并评估外部暴露与尿液生物标志物关系。

二、研究开展、结论与意义

研究人员在韩国益山Wonkwang University校园大学节日中开展被动空气采样与尿液生物监测，聚焦主活动日，并将舞台区和餐车/酒吧区作为功能分区。研究得出，节日期间个人空气VOCs浓度较背景期升高2.0–21.1倍，尿液VOC代谢物中5种在节后显著增加1.3–2.0倍。空间上，舞台附近颈部苯较高，餐车/酒吧附近颈部柠檬烯和尿液二甲苯代谢物较高。该研究提示大学节日可能是被忽视的非职业VOC暴露源，整合个人空气采样和尿液生物监测可改善暴露评估，对暴露监测和缓解策略具有意义。

三、主要关键技术方法（≤250字）

研究地点为韩国全北益山Wonkwang University校园，2025年5月12—14日大学节日，主活动为5月12日18:00—22:00，开放小体育场约15×20 m²及周边，分为舞台区和餐车/酒吧区，约5000人参加。样本队列来源：30名志愿者（17名男性、13名女性，包括大学生和当地居民）佩戴ePTFE被动采样器于颈部和腕部，节前节后采集尿液；背景采样于6月16—18日，设15个背景环境位点，并对8名曾参与节日采样者进行个人采样。关键技术包括ePTFE被动空气采样、气相色谱-质谱联用（GC-MS）定量10种VOCs、高效液相色谱-串联质谱（HPLC-MS/MS）测定尿液VOC代谢物、气象与空气污染物数据收集，以及Mann–Whitney U检验、Wilcoxon符号秩检验、Kruskal–Wallis检验和Spearman相关分析。

四、研究结果

3.1 大学节日与背景日的气象条件和空气污染物浓度

通过比较节日日和非节日日的气象与空气污染物小时均值，研究人员发现节日日气温总体较低，风速持续较低，20:00后风向由西风转为东风。PM₁₀、PM_2.5、NO₂和CO在19:00—20:00低于非节日日，但之后升高；SO₂和O₃在整个观察期保持较低。所有空气污染物均低于韩国国家环境空气质量标准的1小时或24小时标准。该结果为解释节日VOC浓度提供背景，提示VOC升高更可能归因于节日排放而非单纯气象影响。

3.2 大学节日期间被动采样器测定的VOC浓度

通过颈部（n=30）和腕部（n=27）ePTFE被动采样，并与背景环境（n=15）及背景个人暴露（n=8）比较，研究人员发现10种目标VOCs中9种在颈部或腕部检出率超过70%。节日颈部采样中，o-xylene和β-pinene分别较背景环境高2.04倍和2.06倍，α-pinene较背景个人暴露高7.95倍；styrene和limonene同时高于背景环境（2.04倍和18.03倍）和背景个人暴露（3.26倍和9.04倍）。腕部采样中，p-xylene、o-xylene和β-pinene分别较背景环境高2.47倍、1.80倍和2.98倍，α-pinene较背景个人暴露高14.52倍；toluene、styrene和limonene同时高于背景环境（16.90倍、2.68倍和21.07倍）和背景个人暴露（12.57倍、4.49倍和13.40倍）。颈部与腕部间，p-xylene和limonene呈显著正相关。按位置比较，舞台附近参与者颈部苯浓度显著高于餐车/酒吧附近（0.70 μg/m³ vs 0.31 μg/m³，2.30倍），餐车/酒吧附近颈部limonene显著高于舞台附近（15.40 μg/m³ vs 1.76 μg/m³，8.73倍）。腕部各化合物位置差异未达显著，但餐车/酒吧附近苯、p-/o-xylene、limonene和β-pinene有偏高趋势。

3.3 大学节日前后的尿液VOC代谢物浓度

通过节前和节后尿液采样并测定VOC代谢物，研究人员发现节前o-MHA、m,p-MHA、o,m,p-MHA、PGA和MA分别为14.97、43.93、59.48、154.78和112.83 μg/g-creatinine，节后分别增至29.79、97.96、128.70、262.68和150.67 μg/g-creatinine，增加1.80、2.03、1.95、1.48和1.27倍，差异显著。按位置比较，餐车/酒吧附近参与者的o-MHA、m,p-MHA和o,m,p-MHA增加量显著高于舞台区参与者，Δ分别为31.58、113.50和145.08 μg/g-creatinine，而舞台区分别为8.44、28.67和37.06 μg/g-creatinine。

五、讨论总结

讨论指出，节日期间个人空气VOC中o-xylene、styrene、limonene及α-或β-pinene在颈部和腕部均较非节日期高2.0–21.1倍，尿液VOC代谢物中5种增加1.3–2.0倍，说明节日环境可使个人VOC暴露显著上升。与烟花事件、演唱会、城市背景、吸烟者和消防员等场景比较，本研究中部分个人空气浓度和尿液代谢物水平高于一般环境或吸烟者，但低于消防训练后水平，提示大学节日可构成有意义的非职业VOC暴露源。源解析显示，舞台附近颈部苯较高，可能来自舞台效果燃料燃烧、人群密度和香烟烟雾；餐车/酒吧附近limonene及尿液二甲苯代谢物较高，limonene可能来自水果味饮料、烹饪和香味消费品，二甲苯代谢物升高而空气二甲苯未明显升高，提示皮肤接触食品包装和烹饪设备可能对内部暴露有贡献。气象方面，节日日低风速和较低温度不利于扩散，PM₁₀、PM_2.5、NO₂和CO在20:00后升高与活动高峰一致，SO₂和O₃无显著差异，支持VOC升高更多与节日排放相关。颈部与腕部浓度中度相关，腕部通常略高，但苯和甲苯相关性弱或为负，反映舞台与餐车/酒吧微环境排放源和暴露途径差异。研究局限包括单校小样本试点、户外动态人群难以标准化、ePTFE采样器低浓度不确定性、尿液代谢物个体差异及可用代谢物范围有限。

结论翻译：本研究提供了初步证据，表明在完全开放空气、多源大学节日中，基于个人空气和尿液生物监测整合评估，个人VOC暴露增加。与非节日期相比，节日期间个人采样器测得的o-xylene、styrene、limonene、α-pinene和β-pinene浓度显著升高。一致地，节后o-MHA、m,p-MHA、o,m,p-MHA、PGA和MA的尿液代谢物水平也更高。这些发现提示大学节日可能是被忽视的VOC暴露来源。需要更大规模人群、重复测量和不同类型大型集会环境的研究，以确认这些发现的可重复性和普遍性，并为适当的暴露减少策略提供依据。