Группа исследователей из Германии, США и Дании выявила, что человеческая деятельность является мощным источником выбросов реактивных химических веществ в воздух внутри помещений. Об этом сообщает сайт My Droll. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Люди в среднем проводят около 90% своей жизни внутри помещений – дома, на работе или в транспорте. В этих закрытых помещениях они подвергаются воздействию множества химических веществ из различных источников, в том числе загрязняющих веществ, проникающих внутрь помещений, газообразных выбросов от строительных материалов и мебели, а также продуктов своей собственной деятельности, таких как приготовление пищи и уборка. Кроме того, сами люди являются мощными мобильными источниками выбросов химических веществ, которые попадают в воздух помещений через дыхание и кожу.
В атмосфере на открытом воздухе эти химические вещества развеиваются естественным образом, во время дождя и путем химического окисления. Ученые-химики давно установили, что за этот процесс в основном ответственны гидроксильные (ОН) радикалы – очень реактивные молекулы, которые обычно образуются, когда УФ-излучение солнца взаимодействует с озоном и водяным паром.
В то же время воздух в помещении гораздо меньше подвержен влиянию прямых солнечных лучей и дождя. Поскольку УФ-лучи в значительной степени отфильтровываются оконными стеклами, традиционно предполагалось, что концентрация радикалов ОН в помещении значительно ниже, чем на открытом воздухе, и что озон, просачивающийся снаружи, является основным окислителем химических загрязнителей воздуха внутри помещений.
Однако теперь международная группа ученых под общим руководством Института химии Макса Планка в Майнце (Германия) в сотрудничестве с исследователями из США и Дании обнаружила, что высокие уровни радикалов ОН могут образовываться в помещении просто из-за присутствия людей и озона.
Поле окисления создается реакцией озона с маслами и жирами на человеческой коже, особенно с ненасыщенным тритерпеновым скваленом (этот углеводород с формулой С30H50 составляет около 10% липидов кожи), которые защищают кожу и сохраняют ее эластичность. Реакция высвобождает множество химических веществ в газовой фазе, содержащих двойные связи, которые далее реагируют в воздухе с озоном с образованием значительных количеств радикалов ОН.
Эти продукты разложения сквалена были охарактеризованы и количественно определены по отдельности с использованием масс-спектрометрии с переносом протона и систем хромато-масс-спектрометрии на быстрых газах.
Соответствующие эксперименты проводились в Техническом университете Дании (DTU) в Копенгагене. Четверо испытуемых находились в специальной камере с климат-контролем в стандартных условиях. Озон добавлялся в приток воздуха в камеру в количестве, которое не было вредным для человека, но соответствовало более высоким уровням в помещении. Исследователи определили значения OH до и во время пребывания добровольцев как в присутствии озона, так и в его отсутствие.
Затем эти результаты специалистами из США были отражены в подробной многофазной химической кинетической модели от Калифорнийского университета в Ирвайне и объединены с вычислительной гидродинамической моделью от Университета штата Пенсильвания.
После проверки моделей по результатам экспериментов ученые смогли определить, как поле ОН, создаваемое человеком, менялось при различных условиях вентиляции и озона, помимо тех, которые были протестированы в лаборатории. Из результатов следовало, что радикалы ОН присутствовали в большом количестве и образовывали сильные пространственные градиенты.
«Теперь, по итогам данного исследования, ученым необходимо переосмыслить химию воздуха в жилых помещениях, потому что поле окисления, которое создается людьми, преобразует многие химические вещества в непосредственной близости от них. Радикалы OH способны окислять гораздо больше веществ, чем озон, создавая множество продуктов непосредственно в зоне дыхания с пока неизвестными последствиями для здоровья», -отметил руководитель проекта, атмосферный химик Джонатан Уильямс.
Новое открытие имеет еще одно важное значение для сферы человеческого здоровья: в настоящее время химические выбросы многих материалов и мебели тестируются изолированно, прежде чем они будут одобрены для продажи. Однако было бы целесообразно проводить такие тесты в присутствии людей и озона, считает Уильямс. Это связано с тем, что выявленные процессы окисления внутри помещений могут привести к образованию вредных (особенно для детей и инвалидов) раздражителей, генерируемых радикалами OH, а также мелкими частицами в непосредственной близости от дыхательных путей.