Importance

 Exposure to ozone has been associated with cardiovascular mortality, but the underlying biological mechanisms are not yet understood. 

Objective

 To examine the association between ozone exposure and cardiopulmonary pathophysiologic mechanisms. 

Design, Setting, and Participants

 A longitudinal study involving 89 healthy adult participants living on a work campus in Changsha City, China, was conducted from December 1, 2014, to January 31, 2015. This unique quasiexperimental setting allowed for better characterization of air pollutant exposure effects because the participants spent most of their time in controlled indoor environments. Concentrations of indoor and outdoor ozone, along with the copollutants particulate matter, nitrogen dioxide, and sulfur dioxide, were monitored throughout the study period and then combined with time-activity information and filtration conditions of each residence and office to estimate 24-hour and 2-week combined indoor and outdoor mean exposure concentrations. Associations between each exposure measure and outcome measure were analyzed using single-pollutant and 2-pollutant linear mixed models controlling for ambient temperature, secondhand smoke exposure, and personal-level time-varying covariates. 

Main Outcomes and Measures

 Biomarkers indicative of inflammation and oxidative stress, arterial stiffness, blood pressure, thrombotic factors, and spirometry were measured at 4 sessions. 

Results

 Of the 89 participants, 25 (28%) were women and the mean (SD) age was 31.5 (7.6) years. The 24-hour ozone exposure concentrations ranged from 1.4 to 19.4 parts per billion (ppb), corresponding to outdoor concentrations ranging from 4.3 to 47.9 ppb. Within this range, in models controlling for a second copollutant and other potential confounders, a 10-ppb increase in 24-hour ozone was associated with mean increases of 36.3% (95% CI, 29.9%-43.0%) in the level of platelet activation marker soluble P-selectin, 2.8% (95% CI, 0.6%-5.1%) in diastolic blood pressure, 18.1% (95% CI, 4.5%-33.5%) in pulmonary inflammation markers fractional exhaled nitric oxide, and 31.0% (95% CI, 0.2%-71.1%) in exhaled breath condensate nitrite and nitrate as well as a −9.5% (95% CI, −17.7% to −1.4%) decrease in arterial stiffness marker augmentation index. A 10-ppb increase in 2-week ozone was associated with increases of 61.1% (95% CI, 37.8%-88.2%) in soluble P-selectin level and 126.2% (95% CI, 12.1%-356.2%) in exhaled breath condensate nitrite and nitrate level. Other measured biomarkers, including spirometry, showed no significant associations with either 24-hour ozone or 2-week ozone exposures. 

Conclusions and Relevance

 Short-term ozone exposure at levels not associated with lung function changes was associated with platelet activation and blood pressure increases, suggesting a possible mechanism by which ozone may affect cardiovascular health.

Over the past three decades, China has experienced rapid urbanization. The risks to its urban population posed by inhalation exposure to hazardous air pollutants (HAPs) have not been well characterized. Here, we summarize recent measurements of 16 highly prevalent HAPs in urban China and compile their distribution inputs. Based on activity patterns of urban Chinese working adults, we derive personal exposures. Using a probabilistic risk assessment method, we determine cancer and non-cancer risks for working females and males. We also assess the uncertainty associated with risk estimates using Monte Carlo simulation, accounting for variations in HAP concentrations, cancer potency factors (CPFs) and inhalation rates. Average total lifetime cancer risks attributable to HAPs are 2.27 × 10− 4 (2.27 additional cases per 10,000 people exposed) and 2.93 × 10− 4 for Chinese urban working females and males, respectively. Formaldehyde, 1,4-dichlorobenzene, benzene and 1,3-butadiene are the major risk contributors yielding the highest median cancer risk estimates, > 1 × 10− 5. About 70% of the risk is due to exposures occurring in homes. Outdoor sources contribute most to the risk of benzene, ethylbenzene and carbon tetrachloride, while indoor sources dominate for all other compounds. Chronic exposure limits are not exceeded for non-carcinogenic effects, except for formaldehyde. Risks are overestimated if variation is not accounted for. Sensitivity analyses demonstrate that the major contributors to total variance are range of inhalation rates, CPFs of formaldehyde, 1,4-dichlorobenzene, benzene and 1,3-butadiene, and indoor home concentrations of formaldehyde and benzene. Despite uncertainty, risks exceeding the acceptable benchmark of 1 × 10− 6 suggest actions to reduce exposures. Future efforts should be directed toward large-scale measurements of air pollutant concentrations, refinement of CPFs and investigation of population exposure parameters. The present study is a first effort to estimate carcinogenic and non-carcinogenic risks of inhalation exposure to HAPs for the large working populations of Chinese cites.

Fibrous filtration is the most-used method for indoor particulate matter (PM) removal. The filtration performances are governed by filters' intrinsic geometries, displaying the tradeoff among efficiency, resistance, and lifespan. In this contribution, we provided a chemically-synthesized strategy to improve the performance of coarse filters while preserving their ultralow initial resistances. After elucidating PM-fiber interactions, the fibrous interfacial nano-morphologies were tailored by different dielectric coatings based on commercially-available substrates. Activated by fiber polarizing, the tuned morphologies with ∼100 nm surface roughness and enhanced electrostatic potential are considered the drivers of boosted filtration efficiency. In practice, a 10-mm-thick polydopamine (PDA)-MnOx coated polyester filter possessed an improved efficiency of 97.7 % for 300–500 nm particles, and the ultralow resistance of 11.2 Pa at 0.5 m/s filtration velocity. The strong surface adhesion facilitated long-term efficiency of 95.6 % in a continuous 25-day period without any decay. The nanoscale coatings, which were just one-thousandth in thickness of the fiber gaps, enabled more than 50-fold improvement of the filters' quality factor. We further established dimensionless factors to evaluate the cost-performance effect. We expect the strategy and techniques can pave the way to better understand electrostatic air filtration, being competitive candidates in the air filtration community.

Rechargeable lithium batteries with high-capacity cathodes/anodes promise high energy densities for next-generation electrochemical energy storage. However, the associated limitations at various scales greatly hinder their practical applications. Functional gradient material (FGM) design endows the electrode materials with property gradient, thus providing great opportunities to address the kinetics and stability obstacles. To date, still no review or perspective has covered recent advancements in gradient design at multiple scales for boosting lithium battery performances. To fill this void, this work provides a timely and comprehensive overview of this exciting and sustainable research field. We begin by overviewing the fundamental features of FGM and the rationales of gradient design for improved electrochemical performance. Then, we comprehensively review FGM design for rechargeable lithium batteries at various scales, including natural or artificial solid electrolyte interphase (SEI) at the nanoscale, micrometer-scale electrode particles, and macroscale electrode films. The link between gradient structure design and improved electrochemical performance is particularly highlighted. The most recent research into constructing novel functional gradients, such as valence and temperature gradients, has also been explored. Finally, we discussed the current constraints and future scope of FGM in rechargeable lithium batteries, aiming to inspire the development of novel FGM for next-generation high-performance lithium batteries.

Exposure to ozone (O3) has been associated with cardiovascular outcomes in humans, yet the underlying mechanisms of the adverse effect remain poorly understood. We aimed to investigate the association between O3 exposure and glycerophospholipid metabolism in healthy young adults. We quantified plasma concentrations of phosphatidylcholines (PCs) and lysophosphatidylcholines (lysoPCs) using a UPLC-MS/MS system. Time-weighted personal exposures were calculated to O3 and co-pollutants over 4 time windows, and we employed orthogonal partial least squares discriminant analysis to discern differences in lipids profiles between high and low O3 exposure. Linear mixed-effects models and mediation analysis were utilized to estimate the associations between O3 exposure, lipids, and cardiovascular physiology indicators. Forty-three healthy adults were included in this study, and the mean (SD) time-weighted personal exposures to O3 was 9.08 (4.06) ppb. With shorter exposure durations, O3 increases were associated with increasing PC and lysoPC levels; whereas at longer exposure times, the opposite relationship was shown. Furthermore, two specific lipids, namely lysoPC a C26:0 and lysoPC a C17:0, showed significantly positive mediating effects on associations of long-term O3 exposure with pulse wave velocity and systolic blood pressure, respectively. Alterations in specific lipids may underlie the cardiovascular effects of O3 exposure.

Formaldehyde, a common indoor air pollutant emitted from building decoration materials, poses a significant health hazard, potentially leading to cancer. Therefore, developing a gas sensor capable of real-time monitoring of indoor formaldehyde concentration is essential. Herein, a metal oxide semiconductor gas sensor with SnO2/Zn2SnO4 hybrid structure as the sensitive material has been successfully fabricated. The sensor exhibits the ability to detect formaldehyde down to 50 ppb, meeting the safety concentration limit proposed by the World Health Organization (WHO). Additionally, it displays rapid response characteristics, with a response time of 84 seconds and a recovery time of 46 seconds for 50 ppb of formaldehyde at 200 °C, respectively. Moreover, the sensor demonstrates good selectivity and long-term stability, making it promising for real-time monitoring of indoor air pollutants. Furthermore, the evolution process of intermediates in the sensing reaction was investigated by in-situ diffuse reflaxions infrared fourier transformations spectroscopy, providing a comprehensive understanding of the surface chemistry. This in-depth comprehension offers valuable insights into the mechanisms underlying formaldehyde sensing.

The multielectron conversion electrochemistry of I–/I0/I+ enables high specific capacity and voltage in zinc–iodine batteries. Unfortunately, the I+ ions are thermodynamically unstable and are highly susceptible to hydrolysis. Current endeavors primarily focus on exploring interhalogen chemistry to activate the I0/I+ couple. However, the practical working voltage is below the theoretical level. In this study, the I0/I+ redox couple is fully activated, and I+ is efficiently stabilized by a chelation agent of cost-effective urea in the conventional aqueous electrolyte. A record-high plateau voltage of 1.8 V vs Zn/Zn2+ has been realized. Theoretical calculations combined with spectroscopy studies and electrochemical tests reveal that the coordination between the electron-deficient I+ and the electron-rich O and N atoms in urea molecules is thermodynamically favorable for I0/I+ conversion and inhibits the self-disproportionation of I+, which in turn promotes rapid kinetics and excellent reversibility of I0/I+. Moreover, urea decreases the water activity in the electrolyte by forming hydrogen bonds to further suppress the hydrolysis of I+. Accordingly, a high specific capacity of 419 mAh g–1 is delivered at 1C, and 147 mAh g–1 capacity is retained after 10,000 cycles at 5C. This work offers effective insights into formulating halogen-free electrolytes for high-performance aqueous zinc–iodine batteries.