“室内空气环境质量控制”天津市重点实验室建造环境（BERL）课题组渠美楠博士在中科院一区期刊《Building and Environment》（JCR Q1，IF=7.6）上发表了关于人体在不同代谢活动水平下VOCs排放的最新研究成果。

一. 题目

Volatile organic compound emissions from human body at different activity levels - Key compounds and emission rates

人体在不同活动水平下的VOCs排放-关键化合物及其排放率

二. 作者

Jingjing Pei （裴晶晶，教授，通讯作者），Meinan Qu（渠美楠），Xinyue Dong（董昕玥），Xiao Xu（许晓），Mengqiang Lv（吕孟强），Jixin Cui（崔冀新），Xinsheng Wang（王新生），Ruoyu Zhao（赵若雨），Zhenzhen Zhao（赵珍珍）

三. 研究亮点

· 确定了人体VOCs散发的主要VOCs官能团，及五种关键污染物为乙酸、丙酮、癸醛、壬醛和己醛。

· 女性受试者的VOCs散发率显著高于男性受试者。

· 己醛、辛醛、壬醛、癸醛及异戊二烯随着人员代谢率的增加而增加。

· 丙酮/异戊二烯的比值随着代谢率的增加而增加。

· 尤其在人员低代谢率的室内环境中，仅依据CO2浓度调节室内空气品质可能会低估IAQ的污染水平。

四. 摘要

在高人员密度的封闭室内环境空间中，人员是室内VOCs的重要来源。人体的VOCs排放与代谢活动水平密切相关；然而，之前的研究大多是研究静坐状态下进行的。在本研究中，共招募八名中国成年人，在环境舱室（8 m³，ACH为0.005 h^-1）中分别测量了四种不同代谢率下的人体VOCs排放图谱。确定了六种主要的VOCs类别（酮、醛、烷烃、苯系物、酸和酯类）及五种关键化合物（乙酸、丙酮、癸醛、壬醛和己醛）。女性和男性受试者的主要VOCs类别及其排名相同。而女性的VOCs总排放率（∑VOCs）高于男性，尤其在较高的代谢率METs工况下。主要VOCs排放的官能团类别、主要物种和关键化合物的贡献在不同代谢水平下没有显著变化，但平均∑VOCs排放率会随着代谢率的增加而增加，排放率范围为8989μg/h-21163μg/h。醛和烯烃类的排放率随着MET水平的增加而显著增加。在较低MET水平下，仅依据 CO2浓度评价IAQ可能会低估空气质量。受试者排放的关键VOCs，特别是有气味的VOCs需要被补充为空气质量评价的指标。人体VOCs的排放数据可用于更好地预测封闭环境室内空气质量，并指导通风设计。

五. 主要结果

不同代谢强度活动水平下的CO2排放率和代谢率：实时测得的CO2浓度被用于计算32组测试代表的不同代谢活动水平（如图1所示）下的CO2生成率和代谢率。静坐工况、低代谢工况、中代谢工况、高代谢工况的CO2排放率分别为0.18-0.30 L/min、0.42-0.76 L/min、0.56-0.95 L/min、1.27-2.00 L/min。静坐、低代谢、中代谢和高代谢工况下计算的METs值分别为1.02-1.49、2.59-5.29、2.79-5.44和3.75-6.48。

图1. 不同代谢强度活动下的舱室示意图

人体散发的主要VOCs类别：在四种代谢水平的活动中，8名受试者的全身排放化合物中共检测到68种VOCs，其中检出率>20%的VOCs有30种。为了研究性别对人体散发VOCs的影响，图2展示了不同性别对照组检出的VOCs浓度。其中横坐标轴按VOCs类别和含碳数依次进行排列，在女性和男性受试者散发的VOCs中检测到50种共有的VOCs，只有10种VOCs仅在女性受试者样本中被检测到；只有8种VOCs仅在男性受试者样本中被检测到。

图2. 对比不同性别对照组检出的VOCs差异

不同性别和代谢强度对照组的∑VOCs平均浓度：如图3所示，根据T检验的结果，女性和男性受试者的∑VOCs浓度存在显著差异（P<0.01）。但在静坐工况下，女性（199.42μg/m3）和男性（201.75μg/m3）受试者的∑VOCs平均浓度相似，这可能是由于很低的组间差异。而随着代谢活动强度的增加，特别是在高代谢强度工况下，相比于男性受试者，女性受试者的VOCs排放量更高。静坐、低代谢、中代谢和高代谢工况的∑VOCs平均浓度分别为200.59μg/m3、266.87μg/m3、335.01μg/m3和469.67μg/m3。正如预期，∑VOCs浓度随着代谢活动强度的增加而显著增加。

图3. 不同性别和代谢强度对照组的∑VOCs平均浓度

人体散发的关键VOCs：基于甲苯当量法计算了每名受试者的∑VOCs平均浓度、每种VOCs对∑VOCs浓度的贡献及其指纹图谱，如图4所示。每名受试者的主要VOCs官能团类别和主要VOCs种类的相对丰度相似，这可能揭示了人体排放VOCs的图谱。确定了与人体VOCs排放相关的关键化合物，前五种关键VOCs按其浓度贡献从高到低依次排序为丙酮、己醛、苯、癸醛和乙酸乙酯，其累计浓度约占∑VOCs浓度的51%至58%。

图4. 每名受试者的VOCs排放图谱（单质VOCs对∑VOCs浓度的贡献）

VOCs排放率：通过建立的标准曲线重新逐个计算VOCs的排放率，排名前五的VOCs组分被确定为关键VOCs，按其排放贡献依次排序为：乙酸（21.11%）、丙酮（13.26%）、癸醛（9.63%）、壬醛（6.43%）和己醛（6.38%）。与甲苯当量的定量方法所确定的关键VOCs相比，乙酸和壬醛新增为主要贡献的VOCs。所有检出的68种VOCs所构成的∑VOCs，其平均排放率从低到高依次为8989μg/h、12322μg/h、15737μg/h、21163μg/h。

代谢强度METs与VOCs排放率之间的关系：绘制了ΣVOCs、五种关键VOCs（丙酮、己醛、乙酸、壬醛和癸醛）的排放率与代谢率METs之间的关系图，如图5所示。VOCs排放率通常与代谢强度METs呈线性相关的关联。

图5. ΣVOCs、关键VOCs与CO2排放之间的排放关联

六. 结论

（1）静坐（1.02-1.49 METs）、低代谢（2.59-5.29 METs）、中代谢（2.79-5.44 METs）和高代谢（3.75-6.48 METs）工况的CO2排放率分别为0.18-0.30 L/min、0.42-0.76 L/min、0.56-0.95 L/min和1.27-2.00 L/min。

（2）所有代谢强度活动的人体散发样本共检出68种VOCs。根据其对∑VOCs的浓度贡献，主要VOCs的官能团类别及贡献比为烷烃类（17.00%）、醛类（27.04%）、酸类（3.88%）、酮类（31.90%）、苯系物（8.01%）和酯类（6.13%）。

（3）与男性相比，尤其在更高的代谢强度工况下，女性受试者的VOCs排放率明显更高。女性和男性主要VOCs的官能团类别及其排序相同。

（4）∑VOCs浓度随着代谢强度的增加而增加，但每种VOCs的官能团类别（如苯系物、酯类和醇类）对∑VOCs的贡献比例无显著变化。按照代谢强度从低到高排序，∑VOCs的平均排放率依次为8989μg/h、12322μg /h、15737μg/h和21163μg/h。其中醛类（如己醛、辛醛、壬醛和癸醛）和烯烃类（如异戊二烯）VOCs的排放率随着代谢强度的增加而显著增加。丙酮/异戊二烯的比值随着代谢强度的增加而降低。

（5）五种高排放贡献的组分，即乙酸（21.11%）、丙酮（13.26%）、癸醛（9.63%）、壬醛（6.43%）和己醛（6.38%），被确定为人体排放的关键VOCs。

（6）基于CO2浓度这一指标对室内空气质量进行调控可能会低估室内环境的污染，特别是人在较低代谢强度下活动的室内环境，应补充人体源排放的关键VOCs作为室内空气质量控制的指标。

七. 致谢

本研究由“十四五”国家重点研发计划项目《典型场景室内空气与餐饮油烟污染控制支撑技术及应用示范》（项目编号：2023YFC3708403）资助。

文章引用格式：Pei J J, Qu M N, Dong X Y, Xu X, Lv M Q, Cui J X, Wang X S, Zhao R Y, Zhao Z Z. Volatile organic compound emissions from human body at different activity levels - Key compounds and emission rates [J]. Building and Environment, 2026. DOI: 10.1016/j.buildenv.2026.114362.

https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2026.114362.

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编辑人：渠美楠

审核人：裴晶晶