Вторичные органические аэрозоли (SOA) — это микроскопические частицы, образующиеся, когда озон реагирует с летучими органическими газами, такими как лимонен — химическое название запаха апельсинов — или его двоюродного брата ?-пинен, входящий в состав запаха сосны. На улице такая реакция происходит постоянно.
Он стимулирует образование большей части атмосферного органического аэрозоля, присутствующего в нашей окружающей среде. А в густонаселенных городских районах, где может накапливаться достаточно взвешенных частиц, это способствует образованию видимой дымки, называемой смогом.
Хотя большое количество аэрозолей, которые существуют в атмосфере Земли, возникают естественным образом — они создаются в результате таких процессов, как механическое взвешивание ветром или морскими брызгами, — многие из них образуются в результате индустриализации.
И хотя исследователи все еще стремятся полностью понять влияние повышенных уровней вторичных органических аэрозолей в атмосфере на здоровье человека и окружающую среду, исследования связывают воздействие аэрозолей на открытом воздухе в целом с последствиями заболеваемости и смертности.
Однако немногие исследователи рассматривали формирование SOA в наших помещениях. Майкл Уоринг, доктор философии, доцент инженерного колледжа Дрексельского университета, исследует формирование и поведение этих частиц в помещении.
«SOA могут возникать в результате реакции озона с многочисленными источниками, особенно с соединениями, называемыми терпенами, которые производят запахи, которые мы ассоциируем с чистящими средствами, сосной, лавандой и апельсином», — сказал Уоринг. "Лимонен — это терпен, придающий запах апельсина.
Это очень популярный аромат для чистящих средств, поэтому мы внимательно изучим его реакцию в помещении, где люди используют его в высоких концентрациях."
Первым шагом к пониманию последствий для здоровья является определение того, сколько из этих микроскопических частиц SOA образуется, когда бытовые чистящие средства и освежители воздуха вступают в реакцию с озоном в помещении. В исследовании, недавно опубликованном в журнале Environmental Science & Technology, Уоринг описывает роль лимонена, органического соединения, которое придает очистителям и освежителям воздуха запах апельсина и действует как растворитель в образовании вторичных органических аэрозолей.
Для исследования Уоринг и его команда использовали камеру для испытаний воздуха, которую они специально разработали для изучения реактивного поведения воздуха в помещении. С его помощью они смогли имитировать импульсное добавление лимонена в окружающую среду — так, как он будет вводиться в помещении при распылении очищающего средства, содержащего лимонен.
Они также могут контролировать количество озона в камере — аспект внутренней среды, который может варьироваться в зависимости от концентрации озона на открытом воздухе и открывания окон и дверей или использования некоторых определенных бытовых приборов.
Регулируя элементы теста, такие как скорость воздухообмена, то есть количество раз в час, когда воздух в помещении заменяется наружным воздухом, а также концентрации терпена и озона в камере, группа смогла выяснить, как каждая из этих переменных влияет на образование вторичных органических аэрозолей.
Этот процесс уникален для исследования Варинга. Другие лаборатории проводили подобные исследования, но почти всегда использовали постоянный поток терпена и озона в окружающую среду.
Но, подавая лимонен в камеру, работающую с разной скоростью воздухообмена, исследователи Drexel более тщательно воссоздают реальные сценарии использования в надежде получить более репрезентативные результаты.
«Мы обнаружили, что одним из важнейших факторов, способствующих образованию SOA при озонолизе лимонена, является скорость воздухообмена», — сказал Уоринг. "Это связано с тем, что одни химические реакции, образующие SOA, занимают больше времени, чем другие. Если воздух заменяется до того, как эти реакции могут иметь место, то производство SOA в помещении слабее."
С помощью 18 протестированных сценариев команда рассчитала диапазон пикового образования вторичных органических аэрозолей, когда типичные концентрации лимонена были внесены в богатую озоном среду с различными скоростями воздухообмена.
Полученная массовая концентрация вторичных органических аэрозолей составляла примерно от пяти до 100 μг / м3.
«Для справки, национальный стандарт качества окружающего воздуха EPA для мелкодисперсных аэрозолей составляет в среднем 12 μг / м3. Наши результаты показывают достаточно значительный диапазон формирования SOA, чтобы требовать более глубоких исследований общественного здравоохранения », — сказал Уоринг. «Это исследование особенно необходимо для понимания воздействия на здоровье людей, которые используют значительное количество чистящих средств, таких как уборщики или уборщики.
Цель нашей работы — помочь этому процессу, предоставив исследователям точные цифры для использования в моделях расчета рисков. На данный момент это самая надежная работа в своем роде, которая собрала довольно много полезных данных."
В то время как следующим шагом в этом направлении исследований будет изучение воздействия на здоровье SOA внутри помещений, несколько способов уменьшить количество аэрозолей в помещении — это использовать чистящие средства без запаха и открывать окна во время уборки. Несмотря на то, что открытые окна приносят больше озона извне, снижение концентрации лимонена в помещении и сила образования SOA более чем компенсируют это, поскольку внутри образуется меньше вторичного органического аэрозоля.