Этот «запах свежевычищенного», который многие воспринимают как признак чистоты, может скрывать неожиданный источник ультратонкого загрязнения воздуха, способного проникать глубоко в легкие.

Комната с ароматами цитруса, сосны или цветов часто ассоциируется с чистотой. Однако эти знакомые запахи могут свидетельствовать о протекающих в воздухе химических реакциях. Исследование под руководством Брандона Бура из Университета Пердью показало, что ароматические соединения, выделяемые как обычными моющими средствами, так и средствами на основе эфирных масел, могут быстро реагировать в помещении и порождать наночастицы. При вдыхании некоторые из этих крайне малых частиц способны проникать глубоко в легкие.

По словам исследователей, воздействие можно снизить, выбирая несароматизированные продукты, улучшая вентиляцию с помощью вытяжных вентиляторов или открытых окон и избегая устройств, генерирующих озон, пока используются ароматизированные чистящие средства.

Результаты были представлены на осеннем собрании Американского химического общества (ACS) в рамках симпозиума «Здоровые внутренние пространства: мост между микробиотой и химией» в Маккормик Плейс.

«Важно понимать: уборка удаляет вирусы и бактерии с поверхностей, но она также может генерировать невидимое загрязнение воздуха. Нет видимой пыли или дыма в воздухе, но эти частицы формируются», — говорит Брандон Бур.

Уборка может создавать невидимые наночастицы

«Мы показали, что реакции между озоном в помещении и ароматическими веществами из чистящих средств приводят к образованию наночастиц, несущих дыхательную дозу, сопоставимую с тем, что вы получите, стоя рядом с оживленной дорогой, или даже превосходящую её», — отмечает Бур, доцент гражданского и строительного инжиниринга в Университете Пердью, изучающий качество воздуха в помещениях. «Частицы отличаются по составу, но суммарная доза может быть выше. Вы не видите дыма, пыли или мглы в воздухе. Вместо этого вы думаете: воздух приятно пахнет, значит он чистый».

Бур начал изучать влияние чистящих средств и химических дезинфектантов на внутреннюю среду во время пандемии COVID-19 вместе с коллегой Нусрат Джанг, доцентом по гражданскому и строительному инжинирингу в Пердью. Быстро выявилась одна особенность: многие продукты, которые люди используют для уборки и дезинфекции помещений, содержат сильные ароматы.

«Это часто делается для создания приятной запаховой обстановки в помещении, — говорит Бур. — Но чистый воздух не должен пахнуть как концентрированный цитрус. На самом деле он не должен почти ничем пахнуть».

Ученым, изучающим атмосферу, давно известно, что соединения, выделяемые растениями, могут реагировать с озоном. Терпены, такие как пинен из хвойных деревьев, участвуют в реакциях, порождающих мелкие аэрозольные частицы. Со временем эти частицы могут объединяться и расти, пока не станут достаточно большими, чтобы способствовать образованию облаков.

Чистящие средства выделяют высокие уровни терпенов

В помещениях ситуация может быть совершенно иной. Ароматизированные чистящие средства выделяют терпены при испарении ароматических соединений со распыленных капель или очищаемых поверхностей.

В составе чистящих жидкостей часто встречаются такие соединения, как пинен, лимонен (цитрус), тимол (чабрец) и линалоол (лаванда). Их концентрации во время уборки могут быть значительно выше уровней, обычно наблюдаемых на открытом воздухе. Бур отмечает, что концентрации летучих терпенов в воздухе помещения во время уборки могут возрастать в десятки или даже сотни раз по сравнению с теми, что характерны для леса.

Чтобы изучить процессы при реалистичных условиях, исследователи тестировали ароматизированные обычные жидкие продукты, а также дезинфицирующие спреи и салфетки, содержащие растительные компоненты, внутри макета дома на кампусе Пердью.

Небольшой дом включает рабочую кухню, деревянный пол и ванную комнату, что позволило восстановить обычные бытовые уборочные действия. Эксперименты показали, что та же базовая химия, ответственной за образование наночастиц на открытом воздухе, может протекать в помещениях гораздо быстрее и при гораздо более высоких концентрациях, с потенциально важными последствиями для воздействия на человека.

Могут образовываться миллиарды или триллионы частиц

Обычные задачи, такие как мытье полов, распыление на столешницы и вытирание поверхностей ароматизированными средствами, генерируют миллиарды или триллионы частиц — итог зависит от продукта.

Большинство из них были наночастицами или ультратонкими частицами размером всего 1–30 нанометров. Поскольку частицы такого малого размера часто находятся вне диапазона обнаружения бытовых мониторов качества воздуха, люди могут не иметь никаких признаков того, что концентрации частиц возросли.

Исследователи обнаружили, что обычная уборка временно может повышать уровень ультратонких частиц выше, чем на улице.

Их крошечный размер важен с точки зрения здоровья. Ультратонкие частицы могут откладываться по всему дыхательному тракту и достигать глубоких участков легких. Попав туда, они могут способствовать раздражению и воспалению дыхательной системы. Некоторые из них также потенциально могут проникать в кровоток.

Одним из самых больших удивлений была скорость процесса. Формирование и рост частиц происходили всего за несколько минут.

«К тому времени, как вы заканчиваете уборку в помещении, вы уже создали много наночастиц и вдохнули их», — говорит Бур.

Озон может усиливать образование частиц в помещении

Позже Бур и профессор Эрнест Блатчли изучали, что происходит, когда ароматизированные чистящие средства для поверхностей используются одновременно с лампами дальнего ультрафиолета (UV-C), предназначенными для обеззараживания воздуха в помещении.

Такое сочетание создавало особенно благоприятные условия для образования наночастиц.

Лампы взаимодействуют с кислородом в воздухе и производят озон. Во время экспериментов в небольшом доме концентрации озона повышались примерно до 20–40 частей на миллиард. Эти уровни были сопоставимы, хотя и несколько ниже, чем наружные концентрации озона, измеренные во время экспериментов.

При одновременном повышении озона и высокой концентрации терпенов производство наночастиц становилось ещё интенсивнее. Такое сочетание вызывало дополнительные опасения по поводу количества твердых частиц, которые могли бы вдыхать находящиеся в помещении люди.

Как снизить воздействие во время уборки

Бур подчёркивает, что цель — помочь потребителям делать информированный выбор, а не отговаривать от уборки. Уборка по-прежнему важна для удаления вирусов и бактерий с поверхностей, но несколько простых мер могут снизить воздействие вторичного загрязнения, возникающего в процессе.

  • Выбирайте продукты с низкой ароматизацией или без ароматизаторов.
  • Избегайте применения нескольких ароматизированных продуктов в одной сессии уборки.
  • Включайте вытяжные вентиляторы или открывайте окна для проветривания.
  • Не очищайте поверхности ароматизированными средствами одновременно с использованием устройств, генерирующих озон, таких как лампы дальнего UV-C.

«Важно: уборка удаляет вирусы и бактерии с поверхностей, но она также может генерировать невидимое загрязнение воздуха, — повторяет Бур. — Нет видимой пыли или дыма в воздухе, но эти частицы формируются».

Бур благодарит всех аспирантов, работавших с ним в экспериментах в небольшом доме, а также поддержку студентов бакалавриата.

Исследование финансировалось грантом Национального научного фонда в рамках программы раннего карьерного развития преподавателей (CAREER) и фондом Альфреда П. Слоуна.

Название работы: «Образование наночастиц в атмосферном воздухе внутри помещений в результате использования ароматизированных чистящих средств»

Аннотация: Ароматизированные летучие химические продукты, включая средства для поверхностной очистки и растительные дезинфицирующие средства, широко используются в помещениях и представляют собой крупный источник реактивных органических эмиссий. Эти продукты регулярно применяются в домах и на рабочих местах для очистки и дезинфекции поверхностей с целью снижения присутствия вирусов и бактерий. Однако их роль в стимулировании химии атмосферы внутри помещений и образовании наночастиц остаётся слабо изученной. В данной презентации исследуется влияние использования ароматизированных чистящих средств на нуклеацию наночастиц в воздухе, их рост и воздействие вторичных загрязнителей на человека в помещениях. Полевые и лабораторные эксперименты проводились в контролируемых жилых и офисных условиях с использованием оперативных высокоточных измерений летучих органических соединений и распределений размеров наночастиц, включая режим нанокластерного аэрозоля (1–3 нм). Действия по очистке и дезинфекции поверхностей вызывали быстрые повышения мольных долей терпенов и терпеноидов (10–1 000 частей на миллиард), часто превышая уровни, наблюдаемые в лесных наружных условиях. Эти соединения реагировали с оксидантами в помещении, особенно с озоном, инициируя интенсивные события нуклеации и роста наночастиц. Наблюдаемые скорости нуклеации (~105 см-3 с-1) и скорости конденсационного роста (до 300 нм ч-1) превосходили типичные наружные значения на порядки, приводя к временным концентрациям наночастиц в помещении 105–108 см-3. Быстрый рост наночастиц позволял им достигать размеров, при которых они эффективно откладываются по всему респираторному тракту человека, обеспечивая дозы при вдыхании, сопоставимые или превышающие дозы от первичных источников сгорания, таких как дорожные выбросы. Как обычные, так и растительные чистящие продукты создавали сложные мультифазные сценарии воздействия, включающие реактивные газы и вторичный органический аэрозоль. Эти результаты указывают на то, что очистка и дезинфекция поверхностей в помещениях являются важными факторами образования наночастиц в атмосфере внутри помещений и подчёркивают необходимость улучшения вентиляции зданий, очистки воздуха и формулировок продуктов для снижения воздействия вторичных загрязнителей.