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工学院段慧玲课题组对细颗粒物空气污染物进行纳米表征取得重要发现402.com

2019年5月3日 - 科技中心

这篇论文随后又表示,在空气中采集到的灰尘在显微镜下看来“大部分由一些类似皮肤的颗粒组成”(’
house dust’ is largely composed of these skin-like
particles),至于这些“类似皮肤的颗粒”是不是皮肤,这大部分究竟是多大一部分,恐怕就不是上世纪七十年代的技术能够解答的了。

图:(a) 和 (b) 分别为表面很粗糙的PM2.5煤烟聚集物(soot
aggregate)的扫描电子显微镜 (SEM) 和原子力显微镜 (AFM) 图。 (c)
为在表面粗糙度不同的颗粒上所做的力-位移曲线。(d)
为颗粒粘附力的威布尔概率图。数据收集于两组不同的PM2.5颗粒上(分别为表面粗糙低和高的颗粒)。(e)
为颗粒的化学成分柱状分布图。颗粒按表面粗糙度划分为三类,数据通过扫描电子显微镜/
X光能量色散谱分析得到。(f) 为一个煤烟聚集物(soot
aggregate)将球状浮尘和长条状矿物灰尘聚集在一起的例子。

402.com 1“灰尘主要由人的皮肤组成”传言最早的数据来源。图片来源:参考资料3

在过去的几年中,有很多研究报道了PM2.5的数量、尺寸、形状、成分、来源以及对人类健康的影响。虽然化学毒性对健康影响重大,但并不是对颗粒危害性唯一的影响因素,颗粒的形状、表面性质等形貌因素也因其动力学行为和热力学性质对颗粒的危害性行为有显著影响。该研究通过测量PM2.5
颗粒的表面粗糙度和粘附力,首次报道了PM2.5 空气污染物的纳米力学性质,
而且通过使用原子力显微镜 (AFM) 评估了哪类PM2.5大气污染物最具毒害性。

由此观之,事实的真相不过是莫娘娘和卷福轻信了他人的以讹传讹,又借着卷福的黄粱一梦将这都市传说打包带到了维多利亚时代而已。

在所有污染中,空气污染已经成为很多现代都市的主要问题,不仅仅局限在中国,而是世界性的,受其影响的人口达数十亿。例如,在2013年,北京有超过219天PM2.5浓度超过世界卫生组织给出的极限值。空气污染问题已经受到了中国社会的空前关注。在所有的有害空气污染物中,空气动力学直径小于等于2.5微米的细小颗粒
(PM2.5) 对人类健康最具危害性,因为它们可以侵入最小的气管而进入肺部。

在《神探夏洛克:可恶的新娘》(Sherlock:
The Abominable
Bride)这个超长预告片中有个桥段,莫里亚蒂站在壁炉边问道:“你知道灰尘主要由人的皮肤组成吗?”
而福尔摩斯则不假思索地回答说:“知道。”

该研究认为PM2.5 空气污染物主要分为四类:蓬松的煤烟聚集物(soot
aggregate)、长条状矿物灰尘、球状浮尘,以及其他颗粒物。研究结果表明,蓬松且富集碳的煤烟聚集物,具有很高的粘附性,易于聚集其他种类的颗粒,导致了其化学成分的混合及毒性的增强。而且,当这种煤烟聚集物接触到人体时,它的强粘附性可能会使我们的皮肤和细胞更加持久地接触这些污染物,从而会对人体造成危害。基于此,这种来自碳氢化合物不完全燃烧生成的蓬松且富集碳的煤烟聚集物可能是对人体最具毒害的。

不但如此,在与这篇论文差不多同一时代,也有一些其它的研究采用不同方法估算灰尘中皮肤碎片的比重,它们的结果也和这篇论文相差甚远,甚至是原论文作者的其它研究4也不例外——通过分析某些“皮肤特征物质”的含量反向推算皮肤在灰尘中的比例,他得到的结论是皮肤成分只占到空气悬浮颗粒物总重量的0.4%~0.8%。

上述研究工作得到了国家重点基础研究发展规划项目和国家自然科学基金 (NSFC)
的支持。

诶?等等,福尔摩斯真的知道吗?

工学院力学与工程科学系、应用物理与技术研究中心段慧玲课题组、王建祥课题组与苏州大学Mario
Lanza课题组、中国疾病预防控制中心吴亚西课题组,以及美国罗格斯大学林灏博士合作,对空气污染物PM2.5(细颗粒物)进行纳米性能表征,取得了重要发现,研究成果于7月16日发表在Nature出版集团期刊Scientific
Reports上,论文题目为《对空气污染物PM2.5颗粒的纳米表征揭示出煤烟聚集物的高粘附性和聚合性》(Nanoscale
characterization of PM2.5 airborne pollutants reveals high adhesiveness
and aggregation capability of soot particles
, Sci. Rep., DOI:
10.1038/srep11232)。

诶,等等。也许经过多年的相爱相杀,莫娘娘对卷福已经熟(en)悉(ai)到连他家的灰尘成分都如数家珍了呢?

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之所以学校体育馆拥有如此高比例的皮肤碎屑,无外乎是因为人多,皮肤裸露程度较高外加彼此经常激烈碰撞、摩擦等原因。或许,莫娘娘并非是轻信了传言,他只是比较了解卷福平时在家喜欢做什么种类的运动罢了。(编辑:Calo)

要回答这个问题,我们先要确定是否存在“大部分灰尘来自人类皮肤”的环境。还别说,这还真的被现代的科学家找到了,那就是学校的体育馆6402.com,,尽管其中皮肤的含量也没有达到80%那么夸张,不过至少尝起来应该是新鲜的人皮味了吧。当然,科学家的工作与莫娘娘没有关系,他们的目的是研究学校体育馆对流行病的影响(你确定不是为了顺便打篮球?)。

402.com 3莫娘娘你舔的那一抹灰尘中,究竟都有什么成分呢?图片来源:电影截图

诶?等等。这事仔细想想似乎又有点不太对劲。

随着研究的深入,人们渐渐发现“灰尘”这种东西的成分与采集的地点、时间乃至采集方法都有很大关系,其组分复杂多变,不太可能用一句普适性的“大部分由××组成”来概括5。因此到上世纪八十年代就已经不再有人试图分析“灰尘的普遍成分”了。

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