Кімната, в якій пахне цитрусовими, сосною або квітами, часто асоціюється з чистотою. Однак цей знайомий запах може вказувати на хімічні реакції в повітрі.
Дослідження під керівництвом Брендона Берра з Університету Пердью показало, що ароматичні сполуки, що виділяються як традиційними миючими засобами, так і рослинними рослинними засобами на основі ефірних олій, можуть швидко реагувати в приміщенні з утворенням наночастинок. При вдиханні деякі з цих дуже дрібних частинок можуть потрапити в легені.
Дослідники кажуть, що вплив можна зменшити, вибираючи ароматизовані продукти, покращуючи вентиляцію за допомогою витяжних отворів або відкритих вікон, а також уникаючи пристроїв, які виробляють озон, під час використання ароматизованих миючих засобів.
Дослідники представили свої висновки на осінньому засіданні Американського хімічного товариства (ACS) на симпозіумі «Здорові внутрішні простори: поєднання мікробіому та хімії» в McCormick Place.
«Важливо те, що очищення видаляє віруси та бактерії з поверхні, але воно також може створити невидиме забруднення повітря. У повітрі немає видимого пилу та диму, але ці частинки утворюються». — Брендон Берр
Очищення може створювати невидимі наночастинки
«Ми показали, що озон у приміщенні реагує на запахи миючих засобів, утворюючи наночастинки, які можна порівняти або перевищити ті, які ви могли б відчути, стоячи на жвавій вулиці надворі», — каже Берр, доцент кафедри цивільного та цивільного будівництва в Університеті Пердью, який вивчає якість повітря в приміщенні. “Частинки відрізняються за складом, але загальна доза може бути вищою. Ви не бачите в повітрі диму, пилу чи туману. Натомість ви думаєте, що повітря чудово пахне, тому воно повинно бути чистим”.
Бур почав досліджувати, як хімічні засоби для чищення та дезінфекції впливають на довкілля в приміщенні під час пандемії COVID-19 разом із колегою Нусратом Юнгом, доцентом цивільного та будівельного будівництва з Перд’ю. Одна особливість швидко стала очевидною: багато продуктів, які люди використовують для прибирання та дезінфекції приміщень, мають сильні запахи.
«Часто це потрібно для створення приємного запаху в інтер’єрі», — каже Бор. «Але свіже повітря не обов’язково має пахнути цитрусовими. Воно не обов’язково має пахнути нічим».
Вчені, які вивчають атмосферу, давно знають, що сполуки, які виділяють рослини, можуть реагувати з озоном. Наприклад, терпени, такі як пінен із соснових дерев, можуть брати участь у реакціях, які утворюють дрібні частинки в повітрі. З часом ці частинки можуть об’єднуватися та рости, доки не стануть достатньо великими, щоб сприяти появі хмар.
Ця хімія відбувається відносно повільно в лісах, оскільки кількість терпенів у зовнішньому повітрі, як правило, низька.
Чистячі засоби видаляють високий рівень терпенів
Всередині будинку ситуація може бути дуже різною. Аромаочищувачі виділяють терпени, коли ароматичні сполуки випаровуються з розпилених крапель або поверхні, що очищається.
Миючі засоби зазвичай містять такі сполуки, як пінен, лімонен (лимон), тимол (чебрець) і ліналоол (лаванда). Їх концентрація під час прибирання може бути набагато вищою за рівні, які зазвичай вимірюють на відкритому повітрі. Берр каже, що концентрація терпенів у повітрі в кімнаті під час прибирання може в десятки або навіть сотні разів перевищувати, ніж у лісі.
Щоб дізнатися, що відбувається в реальних умовах, дослідники протестували звичайні ароматизовані рідкі продукти, а також ботанічні дезінфікуючі спреї та серветки всередині зразкового будинку в кампусі Пердью.
Невеликий будинок має функціональну кухню, дерев’яну підлогу та ванну кімнату, що дозволяє дослідникам відтворити прості завдання прибирання будинку. Їх експерименти показали, що той самий основний хімічний процес, відповідальний за утворення наночастинок на відкритому повітрі, може відбуватися швидше та у вищих концентраціях у приміщенні, з потенційно важливими наслідками для впливу на людину.
Можуть з’явитися мільярди або трильйони частинок
Звичайні завдання, такі як миття підлоги, пилососіння підлоги та очищення поверхонь за допомогою ароматизованих продуктів, генерують мільярди чи трильйони частинок, залежно від продукту загалом.
Більшість із них були наночастинками або надтонкими частинками розміром лише 1-30 нанометрів. Оскільки такі дрібні частинки часто перебувають за межами діапазону виявлення моніторів якості повітря в приміщенні, люди можуть не мати ознак збільшення концентрації твердих частинок.
Дослідники виявили, що просте очищення може тимчасово підвищити рівень наддрібних часток вище рівня вимірювання на відкритому повітрі.
Їх невеликий розмір важливий з точки зору здоров’я. Наддрібні частинки можуть осідати по всьому дихальному тракту і досягати глибоких ділянок легенів. Потім вони можуть сприяти подразненню та запаленню в дихальній системі. Деякі з них також можуть потрапити в кров.
Одним із найбільших сюрпризів стала швидкість процесу. Утворення і зростання частинок відбувалося протягом декількох хвилин.
«Коли ви очищаєте повітря в приміщенні, ви вже накопичили багато наночастинок і вдихаєте їх», — каже Берр.
Озон може інтенсифікувати утворення внутрішніх частинок
Нещодавно Берр і Ернест Блетчлі, професор Пердью, досліджували, що відбувається, коли ароматизовані засоби для чищення поверхонь використовуються одночасно з бактерицидними лампами далекого ультрафіолету (УФ-С), призначеними для дезінфекції повітря в приміщенні.
Рослина створила особливо сприятливі умови для утворення наночастинок.
Лампочки взаємодіють з киснем повітря і виробляють озон. Під час експериментів у маленькому будинку концентрація озону зросла приблизно до 20-40 частин на мільярд. Ці рівні можна порівняти з концентраціями озону на вулиці, виміряними під час експериментів.
Зі збільшенням озону та вищими концентраціями терпенів утворення наночастинок ще більше посилилося. Ця комбінація викликала додаткові занепокоєння щодо кількості твердих частинок.
Як зменшити вплив під час чищення
Бур підкреслює, що мета полягає в тому, щоб допомогти споживачам зробити усвідомлений вибір, а не заважати їм прибирати. Очищення залишається важливим для видалення вірусів і бактерій з поверхні, але кілька простих заходів можуть зменшити вплив вторинного забруднення, що утворюється під час процесу.
Дослідники рекомендують:
- Вибирайте продукти зі слабким запахом або без нього.
- Уникайте використання кількох ароматизованих засобів під час одного сеансу очищення.
- Відкрийте витяжні вентилятори або вікна, щоб провітрити простір.
- Використовуючи пристрої, що генерують озон, наприклад дистанційні лампи UV-C, не очищайте поверхні ароматизованими продуктами одночасно.
«Важливо те, що очищення видаляє віруси та бактерії з поверхонь, але воно також може спричинити невидиме забруднення повітря», — каже Бор. «Пил і дим не видно в повітрі, але ці частинки утворюються».
Бор дякує всім аспірантам, які працювали з ним над експериментами з крихітним будинком за підтримки студентів.
Дослідження було підтримано грантом Національного фонду розвитку кар’єри викладачів (CAREER) та фінансування Альфреда П. Слоуна.
Назва Утворення наночастинок повітря в приміщенні з ароматизованих миючих засобів
Анотація Ароматичні хімічні речовини, включаючи засоби для очищення поверхонь і рослинні дезінфікуючі засоби, широко використовуються всередині приміщень і є основним джерелом реактивних органічних викидів. Ці продукти зазвичай використовуються вдома та на робочих місцях для очищення та дезінфекції поверхонь, щоб зменшити наявність вірусів і бактерій. Однак їхня роль у сприянні хімії атмосфери в приміщенні та утворенню наночастинок дуже обмежена. У цій презентації досліджується вплив використання ароматизованих миючих засобів на зародження наночастинок у повітрі, ріст і вплив на людину вторинних забруднюючих речовин у приміщенні. Польові та лабораторні експерименти проводилися в контрольованому житловому та офісному середовищі з використанням вимірювань високої роздільної здатності летких органічних сполук і розподілу розмірів наночастинок, що поширюються в аерозольний режим нанокластерів (1-3 нм). Діяльність з очищення поверхні та дезактивації призвела до швидкого зростання концентрацій змішаних терпенів і терпеноїдів (10–1000 часток на мільярд), часто перевищуючи рівні, які спостерігаються у зовнішньому лісовому середовищі. Ці сполуки вступали в реакцію з окислювачами, що знаходяться всередині приміщень, особливо озоном, щоб ініціювати інтенсивне зародження та зростання наночастинок. Спостережуваний рівень зародження (~105 см-3 с-1) і швидкість росту конденсації (до 300 нм·год).-1) на порядки перевищували нормальні зовнішні значення, що призвело до тимчасової концентрації кількості внутрішніх наночастинок 105-108 див-3. Швидке зростання наночастинок дозволило вижити в такому розмірі, що вони ефективно накопичуються в дихальній системі людини та досягають інгаляційної дози, порівнянної або більшої, ніж у первинних джерел палива, таких як викиди транспорту. Як звичайні, так і рослинні засоби для чищення створювали складні багатофазні сценарії з реактивними газами та вторинними органічними аерозолями. Ці висновки визначають очищення та дезактивацію внутрішніх поверхонь як ключові фактори утворення атмосферних наночастинок усередині приміщень і підкреслюють необхідність покращення вентиляції будівлі, очищення повітря та розробки продуктів для зменшення впливу вторинних забруднювачів.
