Загрязнители воздуха в помещениях влияют на здоровье и благополучие людей, работающих и живущих в закрытых пространствах

Согласно данным Агентства по охране окружающей среды США (EPA), средний американец проводит почти 90% времени в помещении, где концентрация загрязнителей воздуха может быть в 2–5 раз выше, чем на улице, что создает риск серьезных осложнений для здоровья. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) сообщает, что ежегодно более 2,5 миллионов человек умирают от проблем со здоровьем, вызванных загрязнением воздуха внутри помещений, таких как хронические обструктивные болезни легких, инсульт и рак легких. Летучие органические соединения (ЛОС) — опасные загрязнители воздуха, часто выделяемые обычными предметами домашнего обихода, такими как дезинфицирующие средства и краски, и даже в офисах — копировальными аппаратами и потолочными панелями.

Улучшение качества воздуха в помещениях требует более совершенных технологий мониторинга. Поэтому исследователи из Университета Пердью разрабатывают новые резонансные сенсоры, способные обнаруживать опасные уровни летучих органических соединений, загрязняющих внутреннюю среду, и потенциально предотвращать связанные с этим проблемы со здоровьем.

Джеффри Роудс, профессор Школы машиностроения, начал исследования резонансных сенсоров для применения в целях общественной безопасности почти 15 лет назад. Его текущая работа, финансируемая Центром высокопроизводительных зданий, направлена на переход от лабораторных образцов к полевым продуктам с высокой надежностью и экономической эффективностью. Исследовательская группа, включающая постдока Нихила Баджая и аспирантов Эллисон Мюррей и Закари Сифкера, разрабатывает новые сенсоры для специфического обнаружения этих опасных загрязнителей воздуха.

«Существующие на рынке сенсоры недостаточно малы, энергоэффективны или чувствительны для новых приложений, — отметил Роудс. — Эти ограничения влияют на общественное здоровье, так как человеческий организм может испытывать осложнения от ЛОС при гораздо более низких уровнях, чем те, которые могут легко обнаружить многие из существующих экономичных мониторов». Резонансные сенсоры работают, вибрируя в заданном ритме, но скорость их вибрации меняется при попадании чужеродного соединения в окружающую среду. Для распознавания ЛОС исследователи оснащают эти сенсоры уникальными поверхностными химическими покрытиями и специализированными механизмами обнаружения.

Роудс ожидает, что эта технология разовьется в продукт, подобный датчику дыма, для обнаружения ЛОС в домах и коммерческих зданиях. Однако перед исследователями стоят задачи сделать этот продукт достаточно надежным и экономичным, чтобы стимулировать рыночный спрос. «Цель нашей работы — разработка недорогих сенсоров ЛОС, способных выявлять проблемы с качеством воздуха в помещениях и управлять вентиляцией в ответ на высокие внутренние выбросы, — добавил профессор Браун. — Обнаружение концентраций ЛОС и соответствующая регулировка вентиляции могут поддерживать приемлемый уровень, но текущие сенсорные технологии для этой цели слишком дороги».

Команда также работает над аналогичной технологией для обнаружения выбросов диоксида углерода (CO₂), чтобы ограничить ненужную вентиляцию при низкой заполняемости зданий, что приведет к снижению энергопотребления и счетов за электроэнергию в домах и офисах.