一种测定人体皮肤油脂中角鲨烯和臭氧反应速率常数的方法与流程

技术特征：
1.一种测定人体皮肤油脂中角鲨烯和臭氧反应速率常数的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据角鲨烯与臭氧在皮肤内的传质和反应特性，建立人体皮肤多层物理
‑
化学耦合动力学模型，该模型包括气相和人体皮肤油脂层的化学反应，人体皮肤表面的对流传质，皮肤内部扩散和住宅内壁面吸附等过程；2)由质量守恒定律，可得到反应产物6
‑
mho(6
‑
甲基
‑5‑
庚
‑2‑
酮)和4
‑
opa(4
‑
氧代戊醛)在气相和皮肤相的浓度方程：在气相和皮肤相的浓度方程：在气相和皮肤相的浓度方程：在气相和皮肤相的浓度方程：式中：下标g、ssl、sc和ve分别代表气相、皮肤油脂层、角质层和活性表皮层；c
g
、c
ssl
、c
sc
和c
ve
分别表示角鲨烯和臭氧的反应产物在气相、皮肤油脂层、角质层和活性表皮层中的浓度，ppb；d
ssl
、d
sc
和d
ve
分别为产物在皮肤油脂层、角质层和活性表皮层中的扩散系数，cm2s
‑1；l
ssl
、l
sc
和l
ve
为皮肤油脂层、角质层和活性表皮层的厚度，cm；t为时间，s；x为垂直于活性表皮
‑
真皮界面处的距离，cm；n为换气速率，h
‑1；c
out
为室外环境中产物的浓度，ppb；a
h
和a
r
分别为人体皮肤和室内壁面的表面积，cm2；v
r
为住宅的体积，cm3；q
ob
为室内环境中体外角鲨烯引起的产物的增加速率，s
‑1；c
in_o3
为室内环境中臭氧的浓度，ppb；e为产物在室内壁面的传质通量；p
g
和p
ssl
为由气相化学反应和油脂层中化学反应所引起的产物浓度的增加或减少项，其中：p
ssl_4opa
＝k
6m
c
ssl_o3
c
ssl_6mho
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)式中：p
ssl_6mho
和p
ssl_4opa
为油脂层中化学反应所引起的6
‑
mho和4
‑
opa的浓度变化项；k
s
为角鲨烯和臭氧的反应速率常数，cm3molecule
‑1s
‑1；c
ssl_o3
和c
ssl_6mho
分别为臭氧和6
‑
mho在油脂层中的浓度，ppb；c
sq
为角鲨烯在皮肤油脂中的浓度，ppb；k
6m
为6
‑
mho和臭氧在油脂层中的反应速率常数，cm3molecule
‑1s
‑1；3)在真实的家庭住宅中开展实验测试，实验过程中房间里的温度为20℃
‑
25℃，相对湿度为30％
‑
80％，屋内住着多人，他们的日常生活无人为干涉；4)利用在线质子传递反应
‑
飞行时间
‑
质谱仪ptr
‑
tof
‑
ms和臭氧分析仪实时监测室内外臭氧、6
‑
mho、4
‑
opa三种污染物的气相浓度变化；5)将实验测得的臭氧、6
‑
mho和4
‑
opa的实时浓度代入方程(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)
进行非线性拟合；以模型预测值和测量值之间差异的二范数作为目标函数，基于遗传算法和蒙特卡洛搜索方法对目标函数进行全局优化，通过最小化目标函数来获得最优参数值，进而确定角鲨烯和臭氧的反应速率常数k
s
。

技术总结
本发明属于室内环境检验技术领域，特别涉及能实现在真实的室内环境中测定人体皮肤油脂中角鲨烯和臭氧反应速率常数的方法。该测定方法综合考虑了人体皮肤表面的化学反应和物理传质特性，室内壁面吸附等过程，建立了人体皮肤表面角鲨烯和臭氧反应的物理化学耦合动力学模型，并在真实的家庭住宅中开展了实验测试，结合遗传算法和蒙特卡洛搜索等优化算法对实验测得的实时浓度进行非线性拟合，从而确定真实室内环境中人体皮肤油脂中角鲨烯和臭氧反应速率常数。本发明测试简单，应用范围更广，解决了传统测定方法无法应用在复杂的真实环境中的问题，便于真实室内环境中的检测和工程应用。应用。应用。


技术研发人员：熊建银 张美霞 高莹 王昊 刘嘉龙
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2021.09.07
技术公布日：2021/11/30