Химики проследили за озоном в жилом доме

Содержание озона на улице (красная линия) и в различных помещениях жилого дома

Yingjun Liu et al. / Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021

Американские и китайские ученые проследили за судьбой озона в жилом доме. С помощью мониторинга поглощения ультрафиолетового излучения и масс-спектрометрии исследователи регистрировали концентрации озона и некоторых продуктов озонолиза в комнатах дома, в котором жили два человека. Оказалось, что больший вклад в химию озона вносят кожные жиры жильцов, оставленные на поверхностях. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Недавние исследования ученых демонстрируют связь наличия озона и продуктов озонолиза в помещениях с развитием патологий и смертностью. При попадании атмосферного озона в жилые помещения запускается цепочка быстрых окислительных реакций на поверхностях, в результате которых образуются летучие органические соединения (ЛОС). Чаще всего в исследованиях этих процессов внимание уделяют реакциям озона с определенными поверхностями и материалами, используемыми в обитаемых людьми помещениях, а также исследованию полученных продуктов. Однако применить эти результаты для оценки состава динамически меняющегося воздуха в жилых помещениях невозможно из-за влияния присутствия и деятельности жильцов.

Инцзюнь Лю (Yingjun Liu) с коллегами из Калифорнийского университета в Беркли в течении восьми недель лета следили за составом воздуха в доме в Калифорнии, в котором жила пара (60 и 65 лет). Ученые периодически регистрировали концентрации озона и летучих органических соединений в пяти местах в доме и на улице. Количество озона мониторили по поглощению ультрафиолетового излучения, а ЛОС определяли методом масс-спектрометрии. Приборы находились в гараже, а образцы анализируемого воздуха поступали по тридцатиметровым трубкам из кухни, спальни, подвала, подпола, чердака и с улицы.

Количество уличного озона в течение дня менялось: днем значения концентрации достигали 28 миллиардных объемных долей, а ранним утром снижались до 20 миллиардных долей. В различных частях дома эти значения тоже различались, что авторы объясняют паттернами движения потоков воздуха от подпола к чердаку. В подполе, куда воздух поступает напрямую с улицы, озона зарегистрировали почти в десять раз меньше, чем снаружи — всего три миллиардных доли. Это, по словам авторов, свидетельствует о значительной потере озона в этой части дома. Концентрации озона в жилых помещениях в течение дня изменялись, так как ночью окна и двери были закрыты, единственным источником уличного воздуха был подпол, а днем жильцы открывали окна, и воздух попадал напрямую с улицы. Средние значения отношения содержания озона в помещении и на улице менялись от 0,12 ночью до 0,27 днем. Количество вещества в нежилом чердаке, куда воздух попадал как из дома, так и с улицы, оказалось таким же как в жилых пространствах. В небольшом подвале, где все время мониторинга было открыто окно, значения концентраций озона было схожим со значениями на улице ранним вечером.

Несмотря на низкие средние значения концентрации озона в помещениях (около четырех миллиардных частей) и относительно низкое значение константы его разложения (около 1,3 в час) исследователи зарегистрировали несколько ЛОС, образованных в результате реакций окисления озоном. Детектированные авторами 6-метил-5-гептен-2-он, 4-оксопентаналь, ноненаль и насыщенные альдегиды С8-С12 часто образуются в результате обработки поверхностей в жилых помещениях и липидами кожи человека. Вместе они образуют более 12 процентов от продуктов реакций, вызванных озоном в жилых помещениях. Больше всего, около трех с половиной процентов, обнаружили ноналя, чуть меньше — 2,7 процентов, образовалось 6-метил-5-гептен-2-она и примерно столько же 4-оксопентаналя. Хоть последние два и являются основными продуктами озонолиза кожных жиров, объяснить их количества реакциями на коже жильцов нельзя. Соединения образовывались даже когда проживающая в доме пара на пять дней его покинула. Значит, наибольший вклад в образование 6-метил-5-гептен-2-она и 4-оксопентаналя при взаимодействии с озоном вносят кожные жиры, которые остались на поверхностях исследованных помещений.

Результаты исследования подтверждают предыдущие лабораторные эксперименты. По словам авторов, дальше важно понять, насколько вред для здоровья вызывается наличием озона, а насколько — продуктами реакции его с веществами в жилых помещениях. Причем не только исследованными в этой работе, но и другими потенциально токсичными продуктами озонолиза вроде озонидов, гидропероксидов и эпоксидов, которые в этой работе не смогли детектировать.

Помимо кожных жиров реакционно активный озон может реагировать на поверхностях и другими соединениями. В конце прошлого года канадские ученые сообщили о результатах исследования влияния озона на третичный дым от марихуаны — веществ, которые осели на поверхностях помещения, в котором курили. Оказалось, что в результате озонолиза этих соединений образуются менее летучие компоненты, чем тетрагидроканнабинол, и вероятность их попадания в организм человека низка.

Алина Кротова

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.