Ученые открывают целый новый мир химии, заходя в помещение

Атмосферный химик из Университета штата Колорадо Дельфина Фармер всю свою карьеру изучала сложности наружного воздуха. Теперь она обратила внимание на менее изученную сферу — воздух внутри помещений. Она обнаружила, что химические процессы внутри зданий могут быть значительно сложнее, чем в атмосферных системах на улице.

Более двух лет назад Фармер и более 60 сотрудников из 13 университетов запустили уникальный эксперимент HOMEChem, направленный на картирование химического состава воздуха в типичном доме во время обычных занятий, таких как готовка и уборка. Первое крупное исследование по проекту, опубликованное в Environmental Science and Technology, посвящено химическим реакциям при мытье полов обычным раствором отбеливателя.

"Стало любопытно как ученому, когда я поняла, как мало мы знаем о химии в помещениях", — сказала Фармер, отметив, что люди проводят 90% своей жизни в помещении, а все оценки здоровья по-прежнему привязаны к качеству наружного воздуха.

Результаты уборки с отбеливателем

В ходе эксперимента, который проходил в июне 2018 года в полноразмерном испытательном доме (Test House) Техасского университета в Остине, команда зафиксировала резкие, хотя и кратковременные, всплески содержания в воздухе хлорноватистой кислоты, хлора и нитрилхлорида. Эти соединения обычно в более низких концентрациях ассоциируются с воздухом прибрежных городов.

Исследователи с удивлением обнаружили, что производство и удаление неорганических соединений в воздухе во время уборки с отбеливателем контролируется многофазной химией, а не только газовой фазой. Отбеливатель в воде для мытья пола вступал в реакцию с молекулами на поверхностях и стенах дома, создавая новые соединения. Поверхности и слой бытовых загрязнений могут служить резервуарами для кислотных и основных молекул, которые затем взаимодействуют с такими веществами, как отбеливатель.

"Оказывается, именно многокомпонентная химия в растворе отбеливателя и на различных внутренних поверхностях определяет наблюдаемые явления", — пояснил первый автор статьи, аспирант Джимми Маттила.

При уборке после готовки ученые также наблюдали взаимодействие выбросов азота и аммиака от пищи с чистящими средствами. Были зафиксированы низкие уровни хлораминов, считающихся вредными для здоровья, которые образуются при смешивании хлора с аммиаком. Оказалось, что для их образования достаточно фонового аммиака в воздухе, в том числе выдыхаемого людьми. Исследователи рекомендуют при уборке с отбеливателем открывать окно или использовать вентилятор, а также всегда правильно разбавлять раствор.

Базовый уровень для будущих исследований

Эксперимент HOMEChem беспрецедентен по своему масштабу и направлен на установление базового понимания того, чем дышит человек дома. Ключевой вывод: сочетание различных видов деятельности в помещении приводит к совершенно разной химии. Например, уборка отбеливателем после использования средства на основе терпенов (например, Pine Sol) может привести к химическим реакциям, не характерным для одного только отбеливателя, и потенциально вредному образованию вторичных органических аэрозолей.

Исследователи считают, что собранные данные станут полезной отправной точкой для изучения влияния качества воздуха в помещениях на здоровье человека.