CN110799828A - 一种城市污染环境模拟装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种城市污染模拟装置，其在相同的测试环境中结合了空气污染和UV辐射。所述装置包括发动机(1)、冷却箱(12)和污染测试室(2)，该污染测试室(2)包括一个或多个UV灯(3)、温度/湿度传感器(7)、在线气体浓度分析仪(8)、PM2.5/PM10分析仪系统(9)、气体入口(17)和气体出口(11)。

Description

一种城市污染环境模拟装置
技术领域
本发明涉及一种用于测试环境污染影响和用于化妆品或药物用途的个人护理组合物对抗该影响的功效的装置。特别地，本发明涉及一种通过模拟城市大气环境来测试个人护理组合物的抗污染功效，并研究在施加该类组合物前后由城市污染对头发、皮肤和/或其他基质造成的损害的装置。因此，研究该类组合物或其单独成分对头发和/或皮肤的影响，或城市空气污染对化合物本身的直接影响。更特别地，本发明涉及一种用于在实验室中模拟城市中的大气环境的实验设备以及用于操作所述设备以实现上述目的的方法。
背景技术
大都市区的快速城市化和全球特大城市的兴起导致城市污染的加剧，这影响了健康，并因此影响了这些地区的居民的外表。化妆品和药物工业面临消费者的需求，即提供解决该问题，并防止城市污染对健康、头发和皮肤的影响且防止其后果的个人护理组合物。如本文所用，术语“城市污染”涵盖公认的对皮肤和头发具有有害影响的环境来源，例如空气污染和UV辐射。当空气中存在有害物质(包括颗粒物和分子)时，就会发生空气污染，而UV辐射占太阳总光输出的约10％。后者也可由电弧和专用灯产生，例如日光浴中的晒黑灯。长波紫外辐射可引起化学反应，因此UV的生物—和潜在的破坏性和有害—效应要比单纯的加热效应更大，并且可能源于其与有机分子的相互作用。
在市场上，许多个人护理产品以带有“抗污染”声明的形式销售，但是这些声明的科学依据很难模拟，并且在过去与真实城市污染环境的相关性很差。尽管UV对人体的伤害已为人所知多年了，但该效应与其他环境压力因素相结合对健康、头发和皮肤的影响却很少被评估。
特别地，影响皮肤的已知环境因素不仅包括UV辐射(UVR)，而且包括主要的空气污染物，例如多环芳烃(PAH)、挥发性有机化合物(VOC)、氮氧化物(NOx)和颗粒物(PM)。空气污染物可能通过氧化损伤而干扰人类皮肤中的脂质、DNA和蛋白质的正常功能，从而导致皮肤癌、皮肤老化以及炎性或过敏性疾病，例如荨麻疹、湿疹、特应性皮炎、银屑病和痤疮。影响皮肤的主要污染物之一例如为臭氧，其氧化皮脂并引起皮肤阻隔和皮肤发炎的损害。细颗粒同样有害，尤其是PM2.5粒度的颗粒，它们附着在皮肤上并滞留在毛孔中，并可能向下渗透到表皮中。当污染物与UV线结合时，它们会产生负协同作用，因此污染物与UV线的结合所造成的累积损害要强于两种污染物分开造成的损害。在若干出版物中已经指出了这一点，其中公开了多种因素共同作用时放大的效应，例如UVR(UV辐射)与空气污染相互作用或同时存在若干空气污染物。这些组合是助氧化剂烟雾的主要活性成分(Hui Y.等，(2015)，Climate Change and Its Dermatologic Impact on Aging Skin，Text of Aging Skin，Springer编辑，第1-8页)。
仍在开发方法以更好地理解，评估，并因此对抗主要污染物(例如颗粒物、VOC或臭氧浓度)的影响。
因此，仍然特别需要建立可以模拟UVR和空气污染的综合影响的方法。
到目前为止，在个人护理行业中，已以许多方式研究了对头发、健康和皮肤的污染影响，其与实际城市污染环境的关系不大。此外，为了评估环境条件，尤其是空气污染对个人护理产品本身，或者对人类基质(如头发和/或皮肤)或者对人衍生的物质(如皮脂或角鲨烯)的影响，到目前为止仅公开了少数可能性来进行该评估。
例如，尽管文献中已经讨论了抗污染有效化合物和组合物的作用，但是并没有公开所谓的“城市污染测试模型”的技术细节和技术背景，其中污染作用是由头发同时暴露于废气和UV线引起的(EURO COSMETIC，第11卷，4-2003，第19页)。
同样，在其他出版物中，以实验室规模测试了香烟烟雾和长UVA线对角鲨烯(人皮脂腺产生的化合物)的影响(Int J Cosmetic Science，2015，37，357-365，图7)。然而，不能认为香烟烟雾能代替大气空气污染。同样的论点也适用于另一种污染模型，即“皮脂污染模型”，该污染模型是指“大气颗粒物与人类皮脂所特有的脂/油组合”的污染(Intl Journalof Cosmetic Science，2016，1-4，图2)。该测试模型将声波清洁刷与手动清洁的功效进行了比较。同样，该污染模型不能反映空气污染对单独的人衍生样品的影响，而这是本发明的目的。
CN 204583213U和相应的CN 104707671A公开了环境条件的模拟，其结合了不同的空气污染因素如湿度、废气和/或UV辐射，并允许评估单因素和多因素污染环境以模仿大气状况。仍然有两种出版物描述了一种环境大气模拟步入式设备，其模拟了环境的大气条件，允许操作员步入并在环境模拟室内布置测试装置。其中公开的设备分为外部结构和内部结构，其中外部结构包括舱体、舱门、集成控制架、人工模拟污染物源、气态处理系统和气体收集系统，并且其中内部结构包括不锈钢网、实验室台、气体循环系统、大气控制系统、大气和颗粒污染物采样传感器以及紫外-可见光。
然而，尽管描述了CN 204583213U和CN 104707671A的实验设备用于模拟不同的环境条件，并且包括各种空气污染因素，但它不适合满足常规实验室标准装置以简单易用的操作方式评估小样品的需求，而操作员不必进入该装置。特别是后者需要特殊的预防措施，以避免操作员暴露于污染环境。
因此，为了在实验室规模上研究和开发用于个人护理的新型抗污染产品，仍然需要一种安装在常规通风橱中、易于操作、易于清洁和维护、可由一个人操作且可从外面操作的实验室装置。为了节约资源，目的是进一步在有限的时间内，在常规实验室通风橱的有限空间内，以最少的操作人员且在无需特殊的操作员安全措施和保护设备的情况下获得评估结果。
发明概述
本发明的目的是提供一种安装在常规实验室通风橱中用于模拟城市污染环境，以便评估个人护理组合物和产品对头发、头皮和/或皮肤，以及对其他基质的抗污染功效或该组合物和活性化合物本身的抗污染功效的实验室装置，其易于操作和清洁，不需要对操作员采取特殊安全预防措施。
本发明的目的还在于提供一种通过模拟城市污染环境来评估污染对头发和/或皮肤(以及其他基质)的影响的方法。
为了实现这些目的，在实验室通风橱中建立一种用于模拟城市污染环境的装置，其包括以下方面：
1.一种城市污染环境模拟装置，其包括：发动机、冷却箱和污染测试室，所述污染测试室包括一个或多个UV灯、温度/湿度传感器、在线气体浓度分析仪、PM2.5/PM10分析仪系统、气体入口和气体出口管，其中发动机排放废气，并经由气体管线与冷却箱相连，其中气体管线与冷却箱(意味着气体管线的外表面)中的水接触，并且其中冷却箱进一步经由气体管线与污染测试室相连；其中所述一个或多个UV灯安装在污染测试室的壁上；其中温度/湿度传感器、在线气体浓度分析仪和PM2.5/PM10分析仪系统经由气体管线与污染测试室相连，并且其中气体入口管允许将废气排放到污染测试室中，并且污染测试室的气体出口管允许废气从污染气体室中排出。
2.根据上述第1项的城市污染环境模拟装置，其中所述气体入口管安装在污染测试室的底部，气体出口管安装在污染测试室的顶部。
3.根据上述第1或2项的城市污染环境模拟装置，其包括位于气体管线入口的上方，优选位于污染测试室的底部的多孔板，从而允许废气通过该多孔板并进入污染测试室。
4.根据上述第1、2或3项的城市污染环境模拟装置，其中所述一个或多个UV灯安装在测试室的一个或多个侧壁上。
5.根据上述第4项的城市污染环境模拟装置，其包括设置在UV灯与污染测试室的废气填充空间之间的UV透明隔离膜。
6.根据上述第1-5项中任一项的城市污染环境模拟装置，其中发动机为柴油发动机或汽油发动机。
7.根据上述第1-6项中任一项的城市污染环境模拟装置，其包括一个或多个格栅架，其安装在所述室中以用于垂直地悬挂样品或水平地支撑样品。
8.根据上述第7项的城市污染环境模拟装置，其中格栅架安装在测试室的后壁到正面。
9.根据上述第7或8项的城市污染环境模拟装置，其中格栅架为金属格栅架，优选选自不锈钢、钢或氧化铝。
10.一种操作城市污染环境模拟装置的方法，其中将废气排入污染测试室中，同时UV灯发射UV辐射。
11.一种操作城市污染环境模拟装置的方法，其中仅将废气排入污染测试室中。
12.一种操作城市污染环境模拟装置的方法，其中在污染测试室中，仅UV灯发射UV辐射。
13.根据上述第10、11或12项的操作城市污染环境模拟装置的方法，用于评估和测试发动机废气和/或UV辐射对样品的影响。
14.根据上述第13项的操作城市污染环境模拟装置的方法，其中将上述第10、11和12项的方法顺序组合。
15.根据上述第13或14项的操作城市污染环境模拟装置的方法，其中样品为头发、人造皮肤或选自化学化合物或配制剂的非人类来源的基质。
16.根据第15项的操作城市污染环境模拟装置的方法，其中头发或人造皮肤已经用旨在出于化妆品或药物目的而施加在头发或皮肤上的组合物进行处理。
17.一种通过根据第10-16项中任一项的操作城市污染环境模拟装置来测试单独的活性成分，合成或天然来源衍生的化学、生物或天然存在的物质，或包含此类物质的化妆品或药物组合物的抗污染功效的方法。
18.一种通过根据第10-16项中任一项的操作城市污染环境模拟装置来测试发动机废气和/或UV辐射对源自人类或非人类来源的有机材料(例如头发)或人造材料(例如人造皮肤)或其他非生物基质的污染影响的方法。
在本发明中，使用发动机作为污染源，其与城市污染环境高度相关，因为其是大多数污染城市中空气污染的主要来源之一，尤其是对于那些沿城市街道步行的该城市的行人而言。发动机可为柴油发动机或汽油发动机。
在本发明中，可将样品置于污染测试室中并以三种不同模式暴露于污染环境中：
1.仅废气；
2.仅UV辐射；
3.废气和UV辐射。
就模拟大都市区和特大城市的实际污染环境而言，UV和废气的后一组合具有更好的相关性，其中在污染城市的白天同时存在阳光和废气。
附图简介
图1显示了本发明的城市污染环境模拟装置的截面图。
图2显示了污染暴露前后的未处理头发纤维表面的显微镜图像。
图3“城市污染室的废气组分分析”显示了污染测试室内不同阶段的气体分析结果。污染模式：0.5h*废气+6h UVA。
图4“城市污染室的PM2.5分析”显示了污染测试室内不同阶段的PM分析结果。污染模式：0.5h*废气+6h UVA。
图5显示了污染暴露后的处理和未处理头发纤维表面的显微镜图像。
图6“污染暴露后不同处理的头发的残余梳理功的比较”显示了污染暴露后的处理和未处理头发的残余梳理功结果的比较。漂白的中国头发，n＝3。
图7“污染暴露后不同处理的头发的色氨酸比较”显示了污染暴露后的处理和未处理头发中的色氨酸的比较。漂白的中国头发，n＝3。
图8“通过GC/MS分析的角鲨烯氧化产物”显示了通过GC/MS分析的角鲨烯氧化的结果。暴露条件：UVA 6h；3×30分钟柴油发动机废气/溶剂：乙醇；SQ＝角鲨烯；CSPs＝链断裂产物；SQOPs＝角鲨烯氧化产物；SQ异构体＝角鲨烯的异构体。
图9“通过GC/MS分析的皮脂氧化产物”显示了通过GC/MS分析的皮脂氧化的结果。暴露条件：UVA 2h；1×30分钟柴油发动机废气/溶剂：庚烷。
图10“角鲨烯样品的MDA定量化/TBA测试结果”显示了污染暴露后角鲨烯中MDA的产生。暴露条件：UVA 2h；1×30分钟柴油发动机废气/溶剂：乙醇。
图11“皮脂样品的MDA定量化/TBA测试结果”显示了污染暴露后皮脂中MDA的产生。暴露条件：UVA 2h；1×30分钟柴油发动机废气/溶剂：庚烷。
图12“MDA量的比较”显示了污染暴露后用抗污染剂处理的样品和未处理样品中的MDA的比较。两个样品，左侧(1)对照(仅皮脂)，右侧(2)具有辣木(moringa oleifera)种子提取物的皮脂，在以puv模式在污染测试室中暴露一个周期后。
实施本发明的方式
下文进一步详细描述的本发明基于以下目的：提供一种适用于在实验室中模拟城市污染环境，以便评估个人护理产品对头发、皮肤或其他基质的抗污染功效的装置，意图是确保在产品的抗污染性能方面可获得代表性和可比较的发现。
为了实现该目的，在实验室通风橱中设置了用于模拟城市污染环境的装置。所述装置在相同测试环境中结合了空气污染和UV辐射的条件。可以用UV辐射和废气暴露时间的不同组合来设置城市污染模式，以使污染环境状况对于不同的要求(抗颗粒物，抗UV等)更加灵活。
污染测试室内的条件可用传感器监控和测量，其安装在所述室的内部并通过废气管路与所述室连接。该传感器测量温度和湿度，并分析气体浓度以及PM2.5/PM10颗粒。
例如，如上所示，可将样品放置在所述室中并以三种不同的模式暴露于污染环境：
仅废气，或仅UV辐射，或废气和UV辐射的组合。在确定的不同模式组合的暴露时间后，可取出样品以进一步分析。
根据本发明的一个方面，所述城市污染模拟装置包括：
·发动机，其可为柴油发动机或汽油发动机；
·带有水循环的冷却箱，通过该冷却箱安装了废气管路，该废气管路将发动机与污染测试室相连；
·废气入口管，其优选安装在污染测试室的底部，以允许将废气排入污染测试室中；
·废气出口管，其优选安装在污染测试室的顶部，以允许将废气从污染测试室排出到通风橱中；
·污染测试室，
·其中UV灯安装在不同位置，优选安装在污染测试室的壁上，
并且其中：
·任选地，在UV灯和废气填充空间之间放置UV透明隔离膜，以保护污染测试室内侧免受污染的污染；
·一个或多个格栅架，其安装在污染测试室中，优选水平安装，可将样品(例如发丝)悬挂在该格栅架上，或者样品可放置在其上(例如烧杯或试管中的液体样品)；
·多孔板，其安装在污染测试室中的废气入口的上方，优选安装在污染测试室的底部，以使来自发动机的废气更均匀地分布；
·温度传感器和湿度传感器，其可组合使用；
·在线气体浓度分析仪，和
·PM2.5/PM10分析仪系统，
所有传感器和分析仪均安装在污染测试室的外部，并通过废气管路与室相连，以监控污染室的环境。
优选地，污染测试室的尺寸允许将发动机和冷却箱也安装在实验室通风橱中的可能性，这意味着整个城市污染装置安装在常规实验室通风橱中。
在下文中，可用各种不同的术语来指代本发明的污染测试室，例如“污染测试室”以及“城市污染环境模拟装置”，“城市污染模拟装置”，“测试污染室”，“测试室”，“污染室”或简称为“室”或“装置”。
根据本发明的另一方面，城市污染模拟装置的操作如下：
当发动机启动并产生废气时，将废气冷却，然后进入污染测试室。优选地，废气进入管线，该管线浸没在具有循环水的冷却箱中，以将从发动机出来的热废气冷却至较低的温度。优选地，将废气冷却至室温。在从冷却箱出来后，废气进入污染测试室(优选从底部进入)，其中首先通过多孔板，以便在进入污染测试室的主体时更均匀地分布。
如上文进一步所述，为了实施城市污染暴露测试，可使用三种操作模式：
(1)在仅废气模式的情况下，在将测试样品置于室中后，启动发动机，废气进入污染测试室，填充整个室空间，然后从出口管消散。在预定时间后，关闭发动机，然后取出样品以进一步分析。
(2)在仅UV模式的情况下，在将测试样品置于室中后，打开UV灯。在预定的UV辐射暴露时间后，关闭UV灯，然后取出测试样品以进一步分析。
(3)在UV和废气模式的情况下，在将测试样品置于室中后，例如启动发动机和打开UV灯。在预定时间后，关闭发动机和UV灯，并且可取出测试样品以进一步分析。
在废气暴露(例如根据上述情况(1)或(3))预定时间后，关闭发动机，使废气通过安装在污染测试室顶部的气体出口管从室中流出，并消散到通风橱中，无需特殊抽吸。然后取出样品以进一步分析。
在仅UV辐射模式下操作城市污染环境模拟装置(参见例如上述情况(2))后，可在关闭UV灯后立即取出测试样品以进一步分析。
取决于所需的环境模拟条件，本发明的城市污染环境模拟装置可在各个区域中以不同的操作模式使用。
温度范围不设置为特定范围，通常可在室温(约22-25℃)至33-36℃的温度之间变化。在所述操作模式下，UV辐射也会使污染测试室内的空气温度升高。但是，为了避免观察到作为对样品的副作用的热损害，污染测试室内的温度不应过高(例如高于40℃)，因为这也不能反映适当的平均城市环境条件。
室内的湿度变化取决于整个空间的湿度。在周期结束时，湿度可达到约55-80％，因为在发动机运转时，废气会将水带入室内。
然而，污染测试室的气体出口在操作期间总是打开的，因此热量和湿气连续地从污染测试室中排出。
本发明的测试影响和功效的方法
例如，本发明的城市污染环境模拟装置可用于评估在施加个人护理组合物前后光污染(UV辐射)和空气污染(废气)对头发和/或皮肤的损害，以便测试其抗污染功效，例如抗颗粒物、VOC、NOx排放或UV辐射等。
可使用数种不同的评估方法来研究诱发的头发损伤：
·梳理测试可有助于评估头发的美学性能和表面形貌(残余梳理功测量)；
·差示扫描量热法(DSC)和生物标志物分析可以监测头发组成的化学变化(例如，确定人发蛋白的变性温度，例如测量色氨酸的降解或头发蛋白的损失)；
·扫描电子显微镜(SEM)和明/暗场显微镜有助于观察头发纤维的美学变化，特别是角质层和污染物形貌(可视化和成像)。
使用这些方法，可以在污染测试室中暴露头发后，评估不同的单一成分和/或配制剂(包含它们)的抗污染功效。这些结果可能表明抗污染的头发护理组合物在城市污染环境中是否有效。
残余梳理功
可梳性可定义为人发可梳理的相对容易或困难的主观感觉。其取决于对抗梳理的力的大小和波动。可梳性是一个重要的属性，在判断人发状况时始终要考虑到这一点，它从宏观上反映了头发角质层表面的形貌状况，即如果角质层具有很多隆起或破裂的区域，则梳理力将增大；而另一方面，如果角质层受到很好的保护并保持完整状态，则头发的梳理应容易得多，并且梳理力将大大降低。
以前，残余梳理功主要用于比较头发护理产品的调理性能。在本发明的操作设置中，该方法可用于评估在污染测试室内污染暴露前后的头发角质层的表面状况，以了解污染暴露对头发的形貌和美学性能造成的损害。
首先，在污染暴露之前，测量发丝的干梳功；然后在污染暴露实验之后，测量发丝的干梳功。
可使用标准的清洁表面活性剂溶液来清洁发丝，以除去沉积在头发表面上的所有污染物。在头发干燥后，测试污染暴露前后发丝的干梳功。然后根据下式计算残余梳理功：
Figure BDA0002341296180000101
随着污染的增加，观察到的残余梳理功也不断增加，从而表明在连续的污染暴露期间，头发角质层表面变得越来越粗糙，头发纤维的倾斜和纠缠越来越多。尽管可通过清洁表面活性剂溶液除去污染物，然而结果表明，即使在除去污染物后，污染物和UV对头发表面造成的永久性伤害仍然存在，并且角质层表面仍然粗糙且难以充分梳理。
差示扫描量热法(DSC)
DSC测定人发蛋白质结构的变性温度，即蛋白质结构在加热时分解的温度。人发由包埋在无定形(非晶体)蛋白质材料的所谓基质中的α-螺旋(晶体)蛋白质组成。变性温度是蛋白质基质稳定性的指标。该温度越低，则头发受损越严重。其是定量测定头发内部损伤的最灵敏方法之一。例如，与未经处理的头发相比，经过公认的高强度漂白头发处理的漂白头发具有显著更低的T最大值，从而显示了在漂白过程中由过氧化氢引起的化学损伤。与暴露于污染的头发相比，T最大值甚至可能更低，这表明污染导致头发蛋白质受到的损害更大。
色氨酸降解
色氨酸是人发角蛋白中存在的氨基酸。来自头发的色氨酸通常以荧光光谱法作为固体直接测量。公知的是，色氨酸是对UV光敏感的氨基酸。随着污染暴露的增加，由于色氨酸在污染暴露下降解，因此色氨酸持续降低。
头发蛋白质损失测量
人发由大约80％的蛋白质组成。蛋白质是决定人发形状的关键组分。通常，头发蛋白非常稳定，几乎不能洗脱到水溶液中。然而，在各种内部或外部应力下，例如机械磨损、光照、疾病或衰老，头发蛋白质往往从发干洗脱出来，这是头发受损的迹象。头发蛋白质在溶液中的洗脱的测量可用于了解头发受损水平。表面活性剂与蛋白质形成可溶性胶束状复合物，从而导致其溶解。与水溶液相比，表面活性剂从内角质层和皮层中除去可提取的物质，从而使得黑色素颗粒易于除去；此外，十二烷基硫酸钠(SDS)导致头发蛋白质变性，并且从头发中提取的蛋白质是水的两倍。头发蛋白质的溶解度随着污染的增加而增加，这表明当浸入表面活性剂溶液中时，头发变得更易受损，更脆弱，并且倾向于更多地洗脱到溶液中。
可视化和成像
头发表面的形貌变化是不希望的，因为它们会导致光泽损失、粗糙度增加和末端分叉。这些效应在角质层(发丝的最外层)中发生得更为频繁，因此最容易受到环境破坏(例如日光照射或反复洗涤)。可在SEM下观察到沉积在头发表面上的颗粒物(PM)。与未污染的头发相比，在污染暴露后，存在沉积在头发表面上的颗粒的明显分布。沉积在头发表面上的颗粒首先是初级颗粒，具有大多<250nm的小尺寸，然而倾向于然后团聚成1-2微米的大颗粒。在SEM照片中，大多数观察到的颗粒小于0.1微米，这表明它们是来自于废气的，其中的一些倾向于在头发表面上团聚成大颗粒。
也可使用明/暗视野显微镜来观察头发纤维的形貌变化。与SEM方法相比，明/暗场显微能更方便地在污染暴露实验后立即进行，因为其更为廉价，并且可用于更大规模地观察头发形貌以获得初步的概观。随着污染暴露的增加，在头发表面上沉积的颗粒越来越多，并且头发表面看起来越来越脏。即使在清洁后，在去除那些沉积的颗粒时，仍然可以检测到受损的角质层表面。暗场显微镜可用于检查污染的发丝并对其成像。与普通的光学显微镜(明场)不同，在暗场技术中，穿过样品的光被光学衍射、反射和/或折射，从而使得这些微弱的光线进入物镜。然后，可将样品可视化为黑色背景上的明亮物体。暗场显微镜可有助于更好地识别头发表面上的沉积颗粒和角质层边缘的隆起。
可使用干膜法来研究诱发的皮肤损伤，其中通过如下方式评估对皮肤皮脂(和角鲨烯)的污染影响：
·用GC/MS对角鲨烯和皮肤皮脂的氧化产物进行定量；或者
·用分光光度计对丙二醛(MDA)进行定量(MDA-TBA检测)。
由表皮细胞(角质形成细胞)产生的皮肤皮脂包含约60％的甘油三酯(TG)、约28％的蜡酯(WE)和约12％的角鲨烯的混合物。角鲨烯，后者是在皮脂腺中合成的由皮肤细胞产生的皮肤表面的主要脂质组分。
由于角鲨烯消失和形成过氧化反应性物质，角鲨烯氧化可用作关于皮肤上的大气污染的潜在生物标志物。
本发明的实施方案
本发明的污染测试室提供了将UV灯和废气结合在同一空间内并使样品暴露于规定的城市污染条件的可能性。污染测试室可具有任何合适的形状，例如正方形、圆柱形、矩形等。污染测试室可具有适于实验室通风橱，优选实验室台式通风橱的任何尺寸。通风橱的宽度通常为1000-2000mm。深度可在700mm至900mm之间变化，并且高度通常为约2000mm，但范围可为1900-2700mm。优选地，调节污染测试室的尺寸，以使得整个城市污染装置(包括发动机和冷却箱)可安装在通风橱中。
优选将一个或多个UV灯安装在污染测试室的垂直侧壁上。任选地，将对液体、气体、湿气和有机蒸气具有低渗透性但允许紫外辐射完全透射的UV透明隔离膜放置在UV灯和废气填充空间之间，以保护污染室的内壁，尤其是UV灯免受废气污染的影响。UV灯可为UVA灯或UVB灯，或二者的组合，这取决于所需的测试设置。然而，为了实现均匀的辐射水平，一个实验只应安装一种类型的UV灯，因为混合使用不同类型的UV灯会导致照在样品上的光不一致，因此可能会产生不一致的结果。
UVA灯特别适于本发明的设置，因为UVA灯在正常的295nm太阳截止波长以下不具有任何UV输出，并且通常不会像UVB灯一样快地降解材料。此外，它们通常与实际的户外老化具有更好的相关性。
因此，优选在污染室中安装UVA灯，其可模拟从365nm低至295nm太阳截止波长的临界短波长区域中的阳光，并在340nm处具有峰值发射。这些对于不同配制剂的对比测试特别有用。
在本发明的另一个实施方案中，可替代地，可在污染室中安装UVB灯，该UVB灯提供了UVB辐射，包括通常在地面上发现的最短的阳光波长。由于这些UVB灯在295nm太阳截止波长以下发射非自然的短波长UV，且在313nm处具有峰值发射，因此可安装它们以获得更快的测试结果。
一个或多个格栅架水平安装在污染测试室内的任何合适位置。在格栅架上，可悬挂样品，例如需要垂直放置的样品(例如发丝)，也可站立，例如需要水平放置的样品(例如烧杯或试管中的液体样品)，或者二者的组合，从而使得更多的样品可在相同的时间和相同的条件下暴露于污染。栅格架优选由金属制成，例如不锈钢、钢、氧化铝。
多孔板安装在污染室的废气入口的上方，以便将进入的废气均匀地分布在污染测试室的内部空间中。优选地，废气入口和多孔板安装在室的底部。
样品可为固体基质(例如发丝或人造皮肤)，或流体基质(例如即用型配制剂)，或者可在头发和/或皮肤表面上找到的衍生自人体的分离化合物(例如角鲨烯、合成皮脂等)，以便研究城市污染对这些物质的影响，而与它们在人体上的存在无关。当然，可用个人护理组合物处理发丝或人造皮肤，以便评估对处理的头发或皮肤的保护作用。
然而，出于个人和环境安全的原因，在污染测试室中评估的样品不应具有爆炸性或可燃性，也不应具有对人类和环境有害的风险。
实施例
E.1 污染测试室的操作
为了评估污染对头发的影响09，建立并运行了用于模拟城市污染环境的城市污染环境模拟装置。
图1所示的本发明城市污染环境模拟装置包括：
柴油发动机(1)；
污染测试室(2)，其宽度为40cm，长度(或深度)为65cm，高度为140cm，其中室的底盘由铝合金制成，其具有四个安装在污染测试室的各内侧壁上的UVA灯(3)，并且其中在UV灯和废气填充空间之间放置由
Figure BDA0002341296180000141
FEP制成的UV透明隔离膜(4)以避免废气污染；
将三排由不锈钢制成的用于发丝的吊架(5)从测试室的后壁到正面水平地安装在测试室的中间，以使发丝同时暴露于UV灯的完全辐射和废气下；
安装在污染测试室底部上的废气出口上方的由铝合金制成的多孔板(6)，以使来自发动机的废气更均匀地分布；
安装在污染测试室顶部的三个废气管，用于将污染测试室的废气导向以下三个传感器以便监测污染室的环境：
温度/湿度传感器(7)；
在线气体浓度分析仪(8)；和
PM2.5/PM10分析仪系统(9)；
安装在污染测试室正面的污染测试室门(10)；
安装在污染测试室顶部的气体出口管(11)，用于将废气导入通风橱中；
安装在污染测试室底部的气体入口管(17)，用于使废气进入通风橱；
用于冷却废气的冷却箱(12)，其包括进水口(14)和出水口(15)，其中废气循环管线(13)浸没在水中并且该管线与测试室的底部相连，安装温度传感器(16)以监测废气在进入循环管线之前的温度。
当柴油发动机启动时，产生废气。废气进入管线，该管线浸没在冷却箱中的循环水中。在通过冷却箱之后，废气从底部进入测试室，首先通过多孔板使其分布得更均匀，然后进入测试室的主体。
当安装在污染室垂直侧壁上的四个UVA灯打开时，它们开始发射UV辐射。该UV辐射模拟了从365nm低至295nm太阳截止波长的短波长区域中的太阳辐射，且在340nm处具有峰值发射。
在操作本发明的城市污染环境模拟装置的该实施例中，首先打开柴油发动机和UV灯。
城市污染暴露被模拟为如下过程：6小时连续UV辐射，其中经历3个柴油发动机运行时间，各自持续30分钟。因此，柴油发动机在0h开始时启动，并在30分钟后关闭，再次在2h启动，并在距启动时间2.5h之后关闭，然后在整个6h期间再次在5h启动，因此如上所述，每个时期运行30分钟。在测试周期结束时，发丝在UV辐射下总共暴露6小时。尽管发动机总共产生了1.5小时的废气，但是发丝暴露于废气的时间要更长，因为废气在发动机停止后不会立即从室中消散。从显示了气体监测图和PM分析仪图的图3和图4可以看出，即使在发动机关闭后，仍需要约30分钟或者甚至更长的时间来使气体从污染测试室中完全消散出。
图3和图4显示了测试室内不同阶段的气体分析和PM分析的结果。
室内的温度和湿度条件如下表1所示。
表1.室内的温度和湿度条件
测试开始(0h) 测试结束(6h)
室内温度(℃) 25.5 31.9
室内湿度(％) 34.5 55.4
将发束绑在发丝吊架上，并如上所述暴露于污染测试室内模拟的污染环境中。
通过显微镜对发束进行光学分析，以观察暴露于模拟城市污染条件前后的头发表面变化。
如图2所示，可以看到，在暴露于废气和UVA之后，废气颗粒沉积在头发表面，角质层隆起。
为了评估头发护理组合物的功效，将用该头发护理组合物处理的发丝同时暴露于相同的城市污染条件下，并在暴露前后进行分析。
E.2 用本发明的污染测试室评估头发护理组合物的抗污染效果的方法
2.1 测试：
比较两种不同聚合物溶液和一种免洗型配制剂对发丝的抗污染功效。
2.2 测试目标：
对用两种不同的聚合物溶液和一种免洗型配制剂处理的发丝进行试验测试，以得到聚合物溶液和免洗型配制剂对头发的抗污染功效。
2.3 测试准备
在试验测试中，将干净的漂白中国发丝用作头发测试样品。测试的配制剂有两种类型，第一是两种碱性聚合物溶液(表1)，第二是一种含聚合物的免洗型调理剂(表2)。
表1.碱性聚合物溶液
Figure BDA0002341296180000161
*1聚合物1是通常用于增强皮肤和头发护理配制剂性能的缔合型增稠剂配制剂；聚合物1溶液I中的最终浓度为1重量％；
*2聚合物2是包含季铵官能团的阳离子聚合物的配制剂，通常用于流变控制，并且显示出良好的铺展性以及对头发和皮肤的调理性能；聚合物2溶液II中的最终浓度为1重量％。
表2.免洗型调理剂配制剂
Figure BDA0002341296180000171
*3聚合物3是包含季铵官能团的阳离子聚合物的配制剂，通常用于头发造型产品以及头发和皮肤调理中；聚合物3溶液III中的最终浓度为1重量％。
2.3 测试执行：
将发丝在自来水下浸湿1分钟，然后在气候控制室中干燥15分钟(35℃，50％RH)至半干状态。然后，将聚合物溶液或免洗型配制剂均匀地施加至发丝上(0.3g/2g发绺)，将发丝充分梳理，然后在气候控制室(23℃，55％RH)中干燥过夜。然后，将处理过的头发放入污染室，并如E.1下所述暴露于6h的污染周期(0.5h*3+6h UVA)中。随后，将发丝取出，用标准表面活性剂溶液进行清洁，以除去发丝上沉积的污染物。然后，将聚合物溶液或免洗型配制剂再次均匀地施加在发丝上(0.3g/2g发绺)，将发丝充分梳理，然后在气候控制室(23℃，55％RH)中干燥过夜。再重复该6h污染周期暴露5次。
成分 标准表面活性剂溶液
浓度，重量％
水 77.9
椰油酰胺丙基二甲基甘氨酸 5.4
月桂基聚氧乙烯醚硫酸钠 14.3
苯甲酸钠 0.5
氯化钠 1.9
2.4 测试结果：
在总共暴露于六个6h污染周期后，对测试样品进行分析。为了评估测试配制剂的抗污染功效，根据以下三种评估方法(如上文进一步所述)分析发丝。
2.4.1 显微镜成像
比较了清洁前后污染头发的显微照片。可以看出，在施加聚合物溶液时，与未处理组相比，头发的角质层表面看起来更好；在施加免洗型调理剂时，头发的角质层表面显得甚至更光滑(图5)。
2.4.2 残余梳理功测试
用三种不同配制剂处理的三组发丝的残余梳理功明显低于未经任何配制剂处理且仅暴露于污染的对照组。这表明3个处理组的角质层表面比对照组要光滑得多，摩擦也更小。对于组3，两种聚合物溶液的梳理功(聚合物1溶液I和聚合物2溶液II)明显高于免洗型聚合物3配制剂III。除一些柔润剂剂以外，免洗型调理剂还包含阳离子聚合物，全部这些一起可增强整个免洗型调理配制剂的抗污染功效(图6)。
2.4.3 色氨酸分析
对于色氨酸降解，“未处理”组的色氨酸含量最低，这表明最高的破坏水平。随着聚合物1和聚合物2溶液的施加或具有聚合物3的免洗型调理剂的施加，色氨酸水平也升高，尤其是对于调理剂而言(图7)。
2.5 测试评估
为了模拟城市污染环境，本发明的城市污染室将废气和UV辐射结合在在相同的测试环境中，当评估城市污染对未处理的头发的影响以及头发护理化合物和头发护理组合物对处理头发的抗污染功效时，其显示出有效的结果。
对于暴露在污染室中的头发，可使用各种评估方法来评估由污染引起的头发损伤水平。
通过使用测试污染室，发现污染暴露后的头发的梳理功稳定地增加，这表明由于污染暴露，头发的角质层表面变得越来越粗糙。在污染暴露后，色氨酸倾向于更多地降解，头发蛋白质倾向于更多地溶解到SDS溶液中。可视化有助于例如鉴定污染暴露后的头发表面的形貌变化，该变化不仅显示了受损的角质层表面，而且还显示沉积在头发表面上的污染物。
E.3 用本发明的污染测试室评估污染对皮肤衍生化合物的影响的方法
3.1 测试
用干膜法评估城市污染对皮肤皮脂和角鲨烯的影响。
3.2 测试目标：
如上所述，角鲨烯是在皮脂腺中合成的由皮肤细胞产生的皮肤表面的主要脂质组分。其结构C30H50对氧化高度敏感，这是因为其六个碳双键C＝C导致其化学不稳定。角鲨烯可溶于有机溶剂(二氯甲烷、甲苯、苯等)中。
由表皮细胞(角质形成细胞)产生的皮脂包含约60％的甘油三酸酯(TG)、约28％的蜡酯(WE)和约12％的角鲨烯的混合物。
由于角鲨烯消失和形成过氧化反应性物质，因此角鲨烯氧化可用作关于皮肤上的大气污染的潜在生物标志物。在废气暴露和UVA辐射降解期间观察到的这些效应可用于评估污染效应(Ekanayake等，Ultraviolet A Induces Generation of SqualeneMonohydroperoxide Isomers in Human Sebum and Skin Surface Lipids InVitro andInVivo，the Journal of investigative dermatology，第120卷，第6期，2003年6月；和K.Jason Dennis，Production of malonaldehyde from Squalene，a major skin surfaceLipids，during UV-irradiation，Photo-chemistry und Photobiology，第49卷，第5期，第711-716页，1989年)。
3.3 测试执行：
A)储备溶液和准备：
角鲨烯储备溶液：将1g角鲨烯溶解在100ml乙醇溶剂中。
皮脂储备溶液：使用在40℃加热下的水浴15分钟将1g合成皮脂(例如获自WFKTestgewebe GmbH的Syndtic Sebum 09D)溶解在100ml乙醇溶剂中。
使用自动移液器将1ml的相应储备溶液添加到大陪替氏皿(直径100mm×高17mm)的中央。在高通风的通风橱中蒸发乙醇溶剂10分钟后，在陪替氏皿上分别涂覆一个均匀的角鲨烯或皮脂层，其均匀地分布在陪替氏皿的底部。
总共准备了16个样品，每个批次8个样品，这意味着8个具有角鲨烯涂层(批次1)和8个具有皮脂涂层(批次2)。
将测试用陪替氏皿样品的侧壁用塑料密封带包裹，以使其垂直钩在面对位于污染测试室侧面的UVA灯的位置。
由于角鲨烯的自氧化作用，出于对照目的，将四个涂覆的陪替氏皿(两个涂有角鲨烯和两个涂有皮脂)储存在4℃的冰箱中。
B)在测试污染室中暴露样品：
对于每个批次，将2个样品(每种模式总共4个样品)分别暴露于3种不同的污染模式(i至iii)：
i.在“仅UVA”(“uv”)模式期间，将样品暴露于8个UVA灯的连续340nm UV辐射下6个小时。
ii.在“仅污染”(“p”)模式期间，将样品(任选反复地)暴露于30分钟的柴油发动机废气中，然后为其间和/或其后的90分钟的中断。这意味着发动机启动并运行30分钟，然后关闭90分钟，然后任选再次启动。样品在测试污染室中保持整2个小时，或者如果发动机废气运行3次30分钟，则保持整6个小时。
iii.在“污染+UV”(“puv”)期间，将样品(任选反复地(例如3次))暴露于如下组合：30分钟的柴油发动机废气，随后为其间和/或其后的90分钟的中断，并且在污染测试室中的整个暴露时间内进行连续的UV辐射，这为至少2小时，或者分别地，如果发动机废气运行3次30分钟，并且在其间和其后有90分钟的中断，则这为6小时。
暴露后用于分析的样品制备：
在相应的暴露周期结束后，通过向陪替氏皿中添加10ml有机溶剂(对于角鲨烯为乙醇，对于皮脂样品为庚烷)，将12个暴露和4个未暴露样品的每个陪替氏皿底部上的“干膜涂层”溶解，然后转移到10ml小瓶中。将小瓶用铝箔覆盖，紧密密封并用封口膜纸覆盖，以防止任何氧气诱发的反应，最后将其储存在-20℃的冰箱中直至分析。
3.3 测试分析
3.3.1 使用GC/MS对角鲨烯和皮脂氧化产物进行定量
设备：Agilent 7890B/5977A GC-MS系统
溶解溶剂：乙醇
柱：DB-1MS
流速：2ml/分钟
柱温：40℃(保持5分钟)，以30℃/分钟升至130℃(保持10分钟)；然后以10℃/分钟升至246℃；最后以4℃/分钟升至300℃(保持1分钟)。
入口：250℃
分流比：5:1
注射体积：1μl
洗涤溶剂：己烷
MS：范围＝29至700
溶剂延迟3分钟
MS检测：电喷雾离子化ESI
3.3.2. 分光光度计对丙二醛(MDA)进行定量(MDA-TBA检测)
在200-800nm之间进行UV-vis扫描。
比色法：在532nm处对MDA-TBA络合物进行UV检测。
标准曲线的制作：使用1,1,3,3-四乙氧基丙烷(TEP)作为MDA的前体。
储备和工作溶液：制备10mM TEP的储备水溶液。
将通过适当稀释上述储备溶液获得的且含有1％(v/v)硫酸的标准溶液在室温下保温2小时，以从TEP定量释放MDA，并用于校准目的。
3.4 测试结果
3.4.1 GC/MS
图8显示了角鲨烯氧化的结果。
暴露于气体污染物(p模式和puv模式)的样品会导致角鲨烯异构体(SQ异构体)，这表明当角鲨烯与烃、氮氧化物和碳氧化物接触时，会诱发异构化反应。
仅暴露于UVA辐射(UV模式)的样品显示出最高含量的氧化产物，例如比角鲨烯分子量更高的角鲨烯的氢过氧基、羟基和环氧基衍生物(SQOPs)。
暴露于UVA和废气(PUV模式)的样品显示出污染诱发的鲨烯异构体(SQ异构体)和辐射诱发的氧化产物(SQOPs)的混合。
在角鲨烯的“断链产物”(CSP)(源自属于上述SQOP组的氢过氧基、羟基和环氧基衍生物的断链)中，可鉴定出醛、酮和醇(公知的化合物包括α-和β-柠檬醛、香叶基丙酮、法呢醛、法呢基乙醛、香叶基香叶醇和4,9,13,17-四甲基-4,8,12,16-十八碳烯醛)。
图9显示了皮脂氧化的结果：
在UVA和废气暴露下，还通过GC/MS还观察到了皮脂中角鲨烯的减少。
在UVA暴露2小时和暴露于废气30分钟一次后，已经检测到减少了93％的鲨烯，而在UVA暴露时，GC/MS色谱图中出现的两种主要皮脂成分—胆固醇和棕榈酸显示出增加。
3.4.2 丙二醛(MDA)的定量化
图10显示了角鲨烯氧化产物的存在与MDA，脂质过氧化次级产物的产生之间的相关性。
无论采用何种污染模式，在污染测试室中暴露于模拟污染的所有样品显示出与对照相比，MDA的产生都类似地显著增加。仅暴露于UVA辐射的样品(“uv”模式)显示，角鲨烯样品中的MDA百分比为14.0％(基于初始角鲨烯摩尔量)；与此相比，仅暴露于废气(“p”模式)或废气与UV辐射的组合(“puv”模式)的样品分别为“13.5％”和“13.6％”。
图11显示了角鲨烯氧化产物的存在与MDA，脂质过氧化次级产物的产生之间的相关性。
与仅暴露于废气(“p”模式)(2.03μg/mg皮脂)的样品或仅暴露于UV辐射(“uv”模式)(4.00μg/mg皮脂)的样品相比，暴露于UVA和废气组合(“puv”模式)的样品显示出更高的MDA值(5.88μg/mg皮脂)，因此表明UVA辐射与废气的组合可增强皮脂的氧化作用。
E.4 用本发明的污染测试室评估污染对皮肤衍生化合物的影响和抗污染剂的功效的方法
4.2.1 测试
用干膜法评估抗污染生物活性物质对皮肤皮脂的城市污染的体外抗污染功效。
4.2.2 测试目标：
由于角鲨烯氧化是关于皮肤上的大气污染的潜在生物标志物(参见先前的测试3.1)，因此所述效果还可用于评估抗污染剂的抗污染功效。
4.2.3 测试执行：
A)储备溶液和准备：
辣木种子提取物的储备溶液：
1.25重量％的抗污染生物活性剂水溶液(PurisoftTM PW PSE LS 9836(翼籽辣木(Moringa Pterygosperma)种子提取物(和)麦芽糊精)).
皮脂储备溶液：
使用在40℃加热下的水浴15分钟将1g合成皮脂(例如获自WFK Testgewebe GmbH)溶解在100ml乙醇溶剂中。
人造皮脂*
成分 指定含量(以重量计)
游离脂肪酸 18,0％
牛脂 32,8％
脂肪酸甘油三酯 3,6％
羊毛脂 18,3％
胆固醇 3,7％
烃混合物 12,0％
Cutina 11,6％
(*获自wfk Testgewebe GmbH)
使用自动移液器将1ml的皮脂储备溶液添加到陪替氏皿(直径60mm×高度10mm)的中央。在氮气工作站中在恒定的氮气供应下蒸发乙醇溶剂约1小时直至完全蒸发后，在陪替氏皿上涂覆一个均匀的皮脂层(总共10mg皮脂)，其均匀地分布在陪替氏皿的底部。
为了评估活性化合物的抗污染功效，将1g辣木种子提取物的储备溶液喷雾在陪替氏皿的皮脂膜上，从而形成含有抗污染化合物的含水层。在氮气工作站中在恒定的氮气供应下蒸发水2小时后，在皮氏陪替氏皿上再涂覆一个均匀的活性化合物膜层，其均匀地分布在皮脂膜的顶部。
制备了2个样品，一个仅具有皮脂涂层(1)，一个具有活性化合物和皮脂涂层(2)。
将测试用陪替氏皿样品的侧壁用铝箔包裹，以防止光从侧面进入并密封，以使其垂直钩在面对位于污染测试室侧面的UVA灯的位置。
B)样品在测试污染室中的暴露：
将样品暴露在UV辐射和废气排放的组合下。在测试污染室中的污染暴露开始时，打开UV灯，并启动柴油发动机。在30分钟后，停止发动机，将样品在进一步的UV辐射下在测试污染室中再保留90分钟(1个周期)。
暴露后进行分析的样品的制备(用于分析MDA的TBARS方法)：
在污染暴露后，将10ml庚烷添加到陪替氏皿中，然后转移到10ml小瓶中。此外，将0.2ml的8重量％SDS溶液和1.5ml的20重量％乙酸溶液加入各小瓶中并混合。随后，将1.5ml的1重量％TBA水溶液添加到小瓶中并混合，然后添加总共至多4ml的水。将小瓶加热至95℃达60分钟，然后在冰浴中冷却约15分钟。然后，将小瓶在室温下保持15分钟，然后以3000rpm离心15分钟。通过UV-可见分光光度计在532nm的预期λAbs处测量溶液。
用分光光度计对丙二醛(MDA)进行定量(通过在532nm的预期λAbs处进行吸光度测量来检测MDA-TBA)。
在200-800nm之间进行UV-vis扫描。
比色法：在532nm处对MDA-TBA络合物进行UV检测。
标准曲线的制作：使用1,1,3,3-四乙氧基丙烷(TEP)作为MDA的前体。
储备和工作溶液：制备10mM TEP的储备水溶液。
将通过适当稀释上述储备溶液获得且含有1％(v/v)硫酸的标准溶液在室温下保温2小时，以从TEP定量释放MDA，并用于校准目的。
4.2.4 测试结果
丙二醛(MDA)的定量化
图12显示了在测试污染室中以puv模式暴露1个周期后，两个样品的MDA量的比较，(1)对照(仅皮脂)，左栏，(2)皮脂与辣木种子提取物，右栏。如前所述，MDA是角鲨烯的氧化产物，因此样品(2)中的较低MDA含量表明测试化合物具有抗污染功效。

Claims (18)

1.一种城市污染环境模拟装置，其包括：发动机、冷却箱和污染测试室，所述污染测试室包括一个或多个UV灯、温度/湿度传感器、在线气体浓度分析仪、PM2.5/PM10分析仪系统、气体入口和气体出口管，其中发动机排放废气，并经由气体管线与冷却箱相连，气体管线与冷却箱中的水接触，冷却箱进一步经由气体管线与污染测试室相连；其中所述一个或多个UV灯安装在污染测试室的壁上；其中温度/湿度传感器、在线气体浓度分析仪和PM2.5/PM10分析仪系统经由气体管线与污染测试室相连，并且其中气体入口管允许将废气排放到污染测试室中，并且污染测试室的气体出口管允许废气从污染气体室中排出。
2.根据权利要求1的城市污染环境模拟装置，其中气体入口管安装在污染测试室的底部，气体出口管安装在污染测试室的顶部。
3.根据权利要求1或2的城市污染环境模拟装置，其包括位于气体管线入口的上方，优选位于污染测试室的底部的多孔板，从而允许废气通过该多孔板并进入污染测试室。
4.根据权利要求1、2或3的城市污染环境模拟装置，其中所述一个或多个UV灯安装在测试室的一个或多个侧壁上。
5.根据权利要求4的城市污染环境模拟装置，其包括设置在UV灯与污染测试室的废气填充空间之间的UV透明隔离膜。
6.根据权利要求1-5中任一项的城市污染环境模拟装置，其中发动机为柴油发动机或汽油发动机。
7.根据权利要求1-6中任一项的城市污染环境模拟装置，其包括一个或多个格栅架，其安装在所述室中以用于垂直地悬挂样品或水平地支撑样品。
8.根据权利要求7的城市污染环境模拟装置，其中格栅架安装在测试室的后壁到正面。
9.根据权利要求7或8的城市污染环境模拟装置，其中格栅架为金属格栅架，优选选自不锈钢、钢或氧化铝。
10.一种操作城市污染环境模拟装置的方法，其中将废气排入污染测试室中，同时UV灯发射UV辐射。
11.一种操作城市污染环境模拟装置的方法，其中仅将废气排入污染测试室中。
12.一种操作城市污染环境模拟装置的方法，其中在污染测试室中，仅UV灯发射UV辐射。
13.根据权利要求10、11或12的操作城市污染环境模拟装置的方法，用于评估和测试发动机废气和/或UV辐射对样品的影响。
14.根据权利要求13的操作城市污染环境模拟装置的方法，其中将根据权利要求10、11和12的方法顺序组合。
15.根据权利要求13或14的操作城市污染环境模拟装置的方法，其中样品为头发、人造皮肤或选自化学化合物或配制剂的非人类来源的基质。
16.根据权利要求15的操作城市污染环境模拟装置的方法，其中头发或人造皮肤已经用旨在出于化妆品或药物目的而施加在头发或皮肤上的组合物进行处理。
17.一种通过根据权利要求10-16中任一项的操作城市污染环境模拟装置来测试单独的活性成分，合成或天然来源衍生的化学、生物或天然存在的物质，或包含此类物质的化妆品或药物组合物的抗污染功效的方法。
18.一种通过操作根据权利要求10-16中任一项的城市污染环境模拟装置来测试发动机废气和/或UV辐射对源自人类或非人类来源的有机材料如头发或人造材料如人造皮肤或其他非生物基质的污染影响的方法。
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