Kiedy spacerujesz przez las sosnowy, świeży, świeży zapach jest jedną z pierwszych rzeczy, które zauważasz.
Ale przynosząc ten zapach sosny lub inne aromaty za pomocą produktów chemicznych – tak, odświeżacze powietrza, topy woskowe, środki czyszczące podłogę, dezodoranty i inne – szybko wypełnia powietrze cząstkami nanoskali, które są wystarczająco małe, aby dostać się głęboko w płuca , Inżynierowie Uniwersytetu Purdue znaleźli w trakcie szeregu badań.
Te nanocząstki tworzą się, gdy zapachy oddziałują z ozonem, który wchodzi w budynki poprzez systemy wentylacyjne, wywołując transformacje chemiczne, które wytwarzają nowe zanieczyszczenia w powietrzu.
„Las jest nieskazitelnym środowiskiem, ale jeśli używasz produktów czyszczenia i aromaterapii pełnych chemicznie wytwarzanych zapachów, aby odtworzyć las w domu, w rzeczywistości tworzysz ogromną ilość zanieczyszczenia powietrza w pomieszczeniach, że nie powinieneś oddychać W – powiedział Nusrat Jung, adiunkt w Purdue's Lyles School of Civil and Construction Engineering.
Nanocząstki tylko kilka nanometrów może wniknąć głęboko w układ oddechowy i rozprzestrzeniać się na inne narządy. Jung i inni profesor inżynierii lądowej Brandon Boor jako pierwszy badali formację cząstek w powietrzu w nanoskali w pomieszczeniu i porównują ją z procesami atmosferycznymi na zewnątrz.
„Aby zrozumieć, w jaki sposób tworzą się cząsteczki w powietrzu, musisz zmierzyć najmniejsze nanocząstki – aż do jednego nanometru. Na tej skali możemy zaobserwować najwcześniejsze stadia tworzenia nowych cząstek, w których zapachy reagują z ozonem, tworząc małe klastry molekularne. Klastry te szybko ewoluują, rosną i przekształcając w powietrze wokół nas – powiedział Boor, dr Margery E. Hoffman, profesor inżynierii lądowej.
W „Tiny House Lab”-dedykowana przestrzeń w laboratorium mieszkalnym do badań jakości powietrza w pomieszczeniach-Jung i Boor używają najnowszych opracowanych przez branży instrumentów jakości powietrza do śledzenia, w jaki sposób produkty gospodarstwa domowego emitują chemikalia, które łatwo odparowują, zwane zmiennymi chemikaliami i Wygeneruj najdrobniejsze nanocząstki w powietrzu.
Tiny House, zwany Purdu Zero Energy Design Poradict dla inżynierów (ZEDED), ma wszystkie cechy typowego domu, ale jest wyposażony w czujniki do ściśle monitorowania wpływu codziennych czynności na jakość powietrza domu. Jung poprowadził projekt laboratorium, który został zbudowany w 2020 roku jako pierwszy tego rodzaju.
Dzięki temu bezprecedensowemu poziomowi szczegółowości i dokładności Jung i Boor dokonali odkryć sugerujących, że wiele codziennych produktów domowych używanych w pomieszczeniach może nie być tak bezpiecznych, jak wcześniej zakładano.
Mimo że nie można jeszcze ustalić, w jaki sposób oddychanie lotnych chemikaliów z tych produktów wpływa na twoje zdrowie, oboje wielokrotnie odkryli, że gdy zapachy są uwalniane w pomieszczeniu, szybko reagują z ozonem, tworząc nanocząstki. Te nowo utworzone nanocząstki są szczególnie niepokojące, ponieważ mogą osiągnąć bardzo wysokie stężenie, potencjalnie postawiając ryzyko dla zdrowia oddechowego.
Jung i Boor uważają, że odkrycia te podkreślają potrzebę dalszych badań nad formacją nanocząstek wewnętrznych wywołanych przez mocno pachnące produkty chemiczne.
„Nasze badania pokazują, że produkty zapachowe są nie tylko pasywnymi źródłami przyjemnych zapachów – aktywnie zmieniają chemię powietrza w pomieszczeniach, co prowadzi do tworzenia nanocząstek w stężeniach, które mogą mieć znaczące implikacje zdrowotne” – powiedział Jung. „Procesy te należy wziąć pod uwagę przy projektowaniu i obsłudze budynków i ich systemów HVAC w celu zmniejszenia naszych ekspozycji”.
Przyjemne zapachy z produktów chemicznych powodują zanieczyszczenie powietrza w domu
W niedawno opublikowanym artykule para stwierdziła, że pachnący wosk topi się, zwykle reklamowany jako nietoksyczne, ponieważ są one bez płomienia, faktycznie zanieczyszczają powietrze w pomieszczeniach co najmniej tyle samo jak świece.
Woski topi się i inne produkty pachnące uwalniają terpeny, związki chemiczne odpowiedzialne za ich zapachy. Ponieważ topy woskowe zawierają wyższe stężenie olejków zapachowych niż wiele świec, emitują one więcej terpenów w powietrze wewnętrzne.
To terpeny w tych produktach szybko reagują z ozonem, co wywołuje znaczne tworzenie nanocząstek. W rzeczywistości zanieczyszczenie nanocząstek spowodowane woskiem topi się zanieczyszczenie świec, pomimo braku spalania. Odkrycia te podkreślają potrzebę zbadania źródeł niezakłóconych cząstek nanoskali, takich jak pachnące produkty chemiczne. Jung i Boor znaleźli w innym badaniu, że dyfuzory olejków eterycznych, środki dezynfekujące, odświeżacze powietrza i inne pachnące spraye również generują znaczną liczbę cząstek w nanoskali.
Ale to nie tylko produkty pachnące przyczyniające się do zanieczyszczenia nanocząstek w pomieszczeniach: badanie prowadzone przez Boora wykazało, że gotowanie na kuchence gazowej emituje również nanocząstki w dużych ilościach.
Zaledwie 1 kilogram paliwa do gotowania emituje o 10 cząstek cząstek mniejszych niż 3 nanometry, które pasują lub przekracza to, co jest emitowane z samochodów z wewnętrznymi silnikami spalania. Przy takim tempie możesz wdychać 10-100 razy więcej tych cząstek nanometrów Sub-3 z gotowania na kuchence gazowej w pomieszczeniu niż z wydechu samochodowego, stojąc na ruchliwej ulicy.
Mimo to pachnące produkty chemiczne pasują lub przewyższają piece gazowe i silniki samochodowe w generowaniu nanocząstek mniejszych niż 3 nanometry, zwane aerozolem nanoklustrowym. Od 100 miliardów do 10 bilionów tych cząstek może osłabić w układzie oddechowym w ciągu zaledwie 20 minut od ekspozycji na produkty pachnące.
Przyszłe prace w jedynym tego rodzaju laboratorium
Aby kontynuować uczenie się więcej o emisji chemicznej i tworzeniu nanocząstek w pomieszczeniu, Jung i Boor współpracują z partnerami branżowymi w celu przetestowania nowych instrumentów pomiarowych jakości powietrza w Labor Laboratorium Purdue, zanim zostaną wprowadzone na rynek. Firmy zostały przyciągnięte do tego laboratorium, ponieważ jest to bardziej realistyczne otoczenie niż środowiska kameralne zwykle wykorzystywane do badań jakości powietrza w pomieszczeniach i opracowywaniu nowych produktów.
„Kiedy firmy widzą badania najwyższego poziomu wychodzące z Purdue, chcą być jego częścią”-powiedział Jung. „A jeśli mają innowacyjny produkt, chcą, aby eksperci przekroczyli go do granic”.
Jednym z tych instrumentów jest lupa wielkości cząstek – skaningowa mobilność cząstek (PSMPS) opracowana przez Grimm Aerosol Technik, firmę grupy DURAG. Dzięki temu najnowocześniejszemu instrumentowi Jung i Boor mogą mierzyć nanocząstki tak małe jak pojedynczy nanometr, gdy tylko zaczną się tworzyć.
Posiadanie sposobu na gromadzenie danych o wysokiej rozdzielczości na temat szybkości tworzenia się cząstek i wzrostu w pomieszczeniach pozwoliło parowi opublikować przełomowe badania porównujące emisję cząstek nanoskali między środowiskami atmosferycznymi wewnętrznymi i zewnętrznymi. Ponieważ jakość powietrza w pomieszczeniach jest w dużej mierze nieuregulowana i mniej badana niż powietrze na zewnątrz, te porównania są ważne dla zrozumienia ekspozycji zanieczyszczeń i poprawy środowisk wewnętrznych.
Jung i Boor używają również Laboratorium Tiny House, aby zbadać, w jaki sposób szereg innych codziennych działań gospodarstw domowych może wpłynąć na jakość powietrza w domu, taką jak rutyny pielęgnacji włosów. Jung i jej studenci odkryli, że kilka chemikaliów, szczególnie cykliczne lotne siloksany metylowe – które są wszechobecne w produktach do pielęgnacji włosów – pozostają w powietrzu w zaskakujących ilościach podczas i po użyciu. Podczas pojedynczej sesji pielęgnacji włosów w domu osoba może wdychać skumulowaną masę 1-17 miligramów tych chemikaliów.
Toksykolodzy będą musieli wykorzystać te badania, aby dowiedzieć się, jak szkodliwe może być wdychanie złożonych mieszanin lotnych chemikaliów i cząstek nanoskali w pomieszczeniu. W trakcie ich badań Jung i Boor mają również nadzieję, że ich odkrycia poprawi sposób monitorowania, kontrolowania i regulowania jakości powietrza w pomieszczeniach.
„Jakość powietrza w pomieszczeniach jest często pomijana w projektowaniu i zarządzaniu budynkami, w których żyjemy i pracujemy, ale ma to bezpośredni wpływ na nasze zdrowie każdego dnia” – powiedział Boor. „Dzięki danemu z Laboratorium Tiny House staramy się wypełnić tę lukę-przekształcić podstawowe badania w rzeczywiste rozwiązania dla zdrowszych środowisk wewnętrznych dla wszystkich”.
Jung and Boor's Air Quality Research są w dużej mierze finansowane przez National Science Foundation, amerykańską Agencję Ochrony Środowiska i programu Chemistry Fundacji Alfred P. Sloan Foundation of Indoor Environments.