室内浓度松木源挥发性有机物混合物的急性效应：气味烦恼、感觉刺激还是放松效应

《Building and Environment》：Odor Annoyance, Sensory Irritation or Relaxation: Acute Effects of Pinewood-Derived VOC Mixtures at Indoor-Relevant Concentrations

　　

成功实现了室内相关水平的松木源挥发性有机物（VOCs）暴露。未发现对室内空气质量评级有一致的浓度依赖性影响。未观察到对工作表现或感觉刺激的浓度依赖性效应。在应激任务期间或之后均未诱导放松效应。

室内松木挥发性有机物暴露的多维效应评估：从感官感知到生理与认知反应

一、研究背景与研究目的

木材作为一种可持续且符合亲生物设计理念的建筑材料，广泛应用于室内装饰。松木等软木在德国、芬兰及北美地区尤为常见。然而，作为有机材料，木材会释放挥发性有机物（VOCs），其中松木排放的主要成分为萜烯类化合物，以α-蒎烯（α-pinene）、3-蒈烯（3-carene）、β-蒎烯（β-pinene）和柠檬烯（limonene）最为突出，这些物质与室内空气质量的评价密切相关。

德国室内空气质量指南委员会（AIR）制定了室内空气指导值（guide values, GV），包括预防性指导值（GV I）和危害指导值（GV II）。此前双环萜烯的GV I为0.2 mg/m³，GV II为2 mg/m³；2026年，针对α-蒎烯设立了新的具体数值，GV I为0.5 mg/m³，GV II为1 mg/m³。尽管实际室内浓度通常低于GV I，但在建筑或翻新阶段偶尔会超标。已有研究表明，即使暴露浓度超过GV II（高达9.5 mg/m³）也未报告感觉刺激迹象，且无哮喘风险证据。

现有文献关于室内木材VOCs的影响存在矛盾报道。一方面，木材及其气味常与积极效应相关联，如愉悦感知、放松和心理生理压力缓解、情绪改善等；另一方面，VOCs可能通过结合三叉神经受体引发感觉刺激，或通过嗅觉受体神经元引起令人不悦的气味感知，进而可能导致恶心、头痛甚至损害工作表现。然而，在低于刺激阈值、纯粹与气味烦恼相关的浓度范围内，关于木材气味的潜在负面效应研究尚属空白。

基于此，本研究旨在评估真实木材排放物在先前双环萜烯GV I和GV II浓度下的剂量依赖性效应，探索两个方向：（a）木材排放的潜在积极效应；（b）排放物可能引发的烦恼甚至感觉刺激效应。由于所涉浓度相对较低，研究人员预期负面效应不会出现，而积极效应可能更为显著。

二、关键技术方法

研究人员在莱布尼茨职业环境与人类因素研究中心（IfADo）的环境暴露舱（ExpoLab，28 m³）中进行受控人体暴露实验。采用碎松木片（欧洲赤松 Pinus sylvestris L.）经加热至50°C处理1-1.5小时产生VOCs，通过气相色谱-火焰离子化检测器（GC-FID）实时监测暴露舱内α-蒎烯和3-蒈烯浓度，并以Tenax TA^?吸附管结合热脱附-气相色谱-质谱联用（TD-GC-MS）进行二次验证。共设置三种暴露情景：“低浓度”（0.2 mg/m³，即原GV I）、“高浓度”（2.0 mg/m³，即原GV II）和过滤空气对照。招募32名参与者（女性20人，男性12人，平均年龄25.38岁，标准偏差3.64岁），采用多维度终点测量体系，包括主观感知量表、生理指标和工作记忆任务表现。

三、研究结果

3.1 主观感知与气味评价

通过标记量级量表（Labeled Magnitude Scale, LMS）和标记享乐量表（Labeled Hedonic Scale, LHS）评估参与者的化学感知和空气愉悦度，同时采用急性健康症状问卷（SPES）记录嗅觉、刺激性和非特异性症状。结果表明，在“低浓度”和“高浓度”条件下，参与者能够感知到松木气味，但未观察到对室内空气质量评级的浓度依赖性一致变化。气味烦恼程度未随浓度升高而显著增加。

3.2 感觉刺激指标

研究人员通过鼻灌洗液（nasal lavage fluid, NALF）中P物质（Substance P）和高迁移率族蛋白B1（HMGB1）的酶联免疫吸附测定（ELISA）、角膜地形图仪（Keratograph 5M）测量的泪膜破裂时间（break-up time, BUT）和眼红度，以及呼出一氧化氮分数（fractionated exhaled nitric oxide, FeNO）等客观指标评估感觉刺激。结果显示，无论是“低浓度”还是“高浓度”暴露，均未诱导出感觉刺激的生理标志物变化，表明在测试浓度范围内未发生可检测的神经源性炎症或气道炎症反应。

3.3 自主神经系统反应

通过心电图（ECG）记录心率（heart rate, HR）和心率变异性（heart rate variability, HRV）参数，包括低频（low frequency, LF）、高频（high frequency, HF）及LF/HF比值，以评估暴露期间的放松或应激状态。在具有挑战性的工作记忆任务（n-back任务）后及休息期间，未观察到木材VOCs暴露对HR或HRV参数产生显著的放松或应激诱导效应。即，木材气味未能帮助参与者在应激后恢复至更放松的生理状态。

3.4 工作记忆表现

采用2-back和3-back两种难度水平的工作记忆任务，以敏感性指数d'衡量表现准确性。结果表明，木材VOCs暴露对工作记忆表现既无提升也无损害作用，未发现浓度依赖性的表现变化。

四、讨论与结论

本研究的核心发现是，在室内相关浓度（即原GV I和GV II水平）下暴露于松木源VOCs混合物，未产生一致的负面效应（如气味烦恼或感觉刺激），也未证实正面效应（如放松或认知表现提升）。这一结果与部分先前研究存在差异——以往研究报告了木材气味的放松效应和情绪改善，但这些研究使用了人工刺激设置或较高浓度。研究人员指出，在真实的室内空气场景中，木材VOCs的效应可能比实验室研究中观察到的更为微妙。

关于研究意义，本研究表明，在现行指导值范围内的松木VOCs暴露不太可能对健康成年人造成急性不良影响，这为室内空气质量标准的制定提供了实证支持。然而，研究也提醒，高浓度暴露情景中的α-蒎烯浓度（约1-1.6 mg/m³）略高于2026年新设立的GV II（1 mg/m³），因此在特定情境（如新建或翻修阶段）仍需关注浓度控制。

研究结论：在模拟办公日情境下，室内相关浓度的松木源VOCs暴露未引起气味烦恼、感觉刺激或认知功能改变，也未诱导放松效应。研究结果不支持木材气味在测试浓度下具有显著的积极或消极心理生理效应，但为未来制定基于气味烦恼的指导值（odor guide values, OGV）提供了基础数据。