“强致癌物”甲醛真能从根源被制止吗?科学家给出新答案

一个 C、两个 H、一个 O,通过化学反应,便形成了一种对人体有害的物质——甲醛(Formaldehyde)。

图|甲醛的结构

生活中,无论是在刚装修完的住宅中,还是在公共会议室内的各个角落,以及大到地毯、小到卫生纸表面,甲醛几乎无处不在;工业上,甲醛也是纺织品、油漆、汽车制造的重要化合物。

作为一种无色、无味的刺激性气体,甲醛被证明是一种强致癌物,即便是较低的表露水平也与某些类型的癌症和白血病有关。

面对这种人类已知的致癌物,人们往往谈“甲醛”色变。有没有一种方法可以按捺甲醛的产生?有没有一种方法能够把产生的甲醛全部清除掉?

图|三夹板(胶合板)装修建材中含有大量甲醛,是甲醛室内来源之一。(来源:维基百科)

近日,由马萨诸塞大学阿默斯特分校(University of Massachusetts Amherst)和北德克萨斯大学(University of North Texas)联合领导的一项新研究,促进了人们对“家中和办公室的木材如何释放出超过必然健康限度的甲醛”的理解。

研究团队表示,这一研究结果有望促进公众健康,他们的解决方案是通过使用一种有效、低成本的方式来减轻甲醛造成的损害。同时,研究团队也已经为此申请了专利。

相关研究论文以“Formaldehyde emission from wood promoted by lignin in the presence of iron residues”为题,已颁发在科学期刊《绿色化学》(Green Chemistry)上。北德克萨斯大学教学研究员 Yu Fu 为论文的第一作者。

一种无处不在的致癌物

从刨花板到窗帘和地毯,某些人工制造的家居产品会向生活空间中释放甲醛,木材本身也会释放出甲醛,高温木材加工更会释放出大量的甲醛。

然而,事实证明,木材——包罗我们家里的木制家具和其他木制品——即使在室温下也会释放少量的甲醛

“人们知道木材在低温下也会释放甲醛,但没有人真正知道这些甲醛是如何产生的,”Barry Goodell 说,他是马萨诸塞大学阿默斯特分校的微生物学教授,也是该论文的通讯作者之一。

那么,这是为什么呢?关键在于一种特殊的化学现象,研究团队将其描述为“木质素介导的芬顿反应”(lignin-mediated Fenton reaction)。以木材为例,反应原理是这样的:

木材的“木质化”(硬度和刚度)是由一种名为“木质素”的物质赋予的,木质素可以产生坚硬的细胞壁。由于树木生长在土壤中,它们会不竭吸收微量的铁元素(地球上最丰富的元素之一),而这些铁元素则会留存在树木中。

之后,当树木被砍伐并被锯、刨床等含铁元素的工具制成木材时,更多的铁元素进入木材表面。然后,木质素通过与铁反应,会形成一种高活性铁。当这种高活性铁与空气接触时,会形成一种腐蚀性的氧自由基,最终与木质素结合形成甲醛。

而形成的甲醛从木材中逸出,进入空气中,甚至人们的肺部内。这一发现表白,人们在“甲醛是如安在室温下从木材和木材表面产生的”这一科学问题有了新的理解。

有望从源头消灭

对于研究团队而言,仅仅知道甲醛产生的原因并不够,他们还希望基于这一研究成果来按捺甲醛的产生。

“一旦我们知道了木质素介导的芬顿反应是如何发生的,以及它是如安在木材中进行的,”Goodell 说,“我们就有了一些关于如何防止反应发生的猜测。”

Goodell 猜测,抗氧化剂(Antioxidant)或许可以阻止氧自由基的产生,而简单的“螯合剂”(chelator)也可以把束缚铁元素,从而阻断铁元素与周围环境发生反应。

(来源:Pixabay)

为了验证他们的猜测,Goodell 团队进行了一系列实验。他们发现,通过简单地将这些抗氧化剂和螯合剂与木材混合,或者在某些情况下将它们喷洒在木材表面,甲醛的释放水平得到了减轻,并降到了安全水平。此外,他们在商业木质产品上也看到了甲醛的减少。

这一发明简单,成本低,可以很容易地与现有的木材加工生产线相结合,从而生产出高质量、环保的木材产品,” 论文通讯作者之一、北德克萨斯大学机械工程教授 Sheldon Q. Shi,“我们开发的甲醛控制方法在家中也应该是安全的,人们可以轻松地使用室内系统来改善空气质量。”

未来,研究团队将致力于开发出可用于家庭和工作场所的产品,以降低在这些环境中木质产品释放的甲醛水平。

关于甲醛的一些本相

当前,甲醛是最常见的室内空气污染毒物之一,约有 3000 多种不同建筑材均含有甲醛,主要来源为纤维板、三夹板、隔音板、保丽龙等装潢材。

甲醛对皮肤及黏膜有刺激性作用,比如咽喉和眼睛鼻腔等,造成这些位置水肿,发炎、溃烂,甚至最后导致鼻咽癌等严重病变;接触过甲醛的皮肤可能出现过敏现象,严重者甚至会导致肝炎、肺炎及肾脏损害;甲醛对婴幼儿的孕妇危害更加严重,可导致未出生的胎儿停止生长发育,心脑发育不全,甚至胎儿畸形和孕妇流产等。

因此,人们往往谈“甲醛”色变,但不知道的一个本相是,只有长时间接触高浓度的甲醛才会表示出显著的致癌效果。(不外,在日常生活中接触的甲醛浓度,还是越低越安全。)

此外,通过闻气味的方式并不能判断周围甲醛是否超标,甲醛是一种无色无味的刺激性气体,但甲醛的气味阈值(也就是人们能够闻到的最小浓度)基本上小于大多数人能闻到的气味最小浓度。

并且,基本上不存在不释放甲醛的家具,几乎每一个家具都包罗板材、粘合剂等,这些部分都可能释放甲醛,一些木材本身也会含甲醛。

另一个本相是,绿植吸收甲醛的效果或许很有限,尽管植物叶片可以吸收甲醛,但小小的绿植并不能完全将大空间内的甲醛全部吸附掉。

无论如何,在日常生活中,还是要远离高浓度甲醛。

参考资

https://ersp.lib.whu.edu.cn/s/org/rsc/pubs/G.https/en/content/articlelanding/2022/gc/d2gc02632ehttps://en.wikipedia.org/wiki/Formaldehyde

https://www.piyao.org.cn/2020-09/18/c_1210805932.htm

“学术头条”(ID:SciTouTiao),作者:学术头条,经。

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