As pessoas normalmente passam 90% de suas vidas dentro de casa, em casa, no trabalho ou no transporte. Dentro desses espaços fechados, os ocupantes estão expostos a uma infinidade de produtos químicos de várias fontes, incluindo poluentes externos que penetram em ambientes fechados, emissões gasosas de materiais de construção e móveis e produtos de nossas próprias atividades, como cozinhar e limpar. Além disso, nós mesmos somos potentes fontes móveis de emissão de produtos químicos que entram no ar interno a partir de nossa respiração e pele.
Mas como os produtos químicos desaparecem novamente? Na atmosfera ao ar livre, isso acontece até certo ponto naturalmente por si só, quando chove e por oxidação química. Os radicais hidroxila (OH) são os grandes responsáveis ​​por essa limpeza química. Essas moléculas muito reativas também são chamadas de detergentes da atmosfera e são formadas principalmente quando a luz UV do sol interage com o ozônio e o vapor de água.

No interior, por outro lado, o ar é obviamente muito menos afetado pela luz solar direta e pela chuva. Uma vez que os raios UV são amplamente filtrados por janelas de vidro, tem-se geralmente assumido que a concentração de radicais OH é substancialmente menor em ambientes internos do que em ambientes externos e que o ozônio, vazando do lado de fora, é o principal oxidante dos poluentes químicos transportados pelo ar interno.

Os radicais OH são formados a partir de ozônio e óleos da pele

No entanto, agora descobriu-se que altos níveis de radicais OH podem ser gerados em ambientes fechados, simplesmente devido à presença de pessoas e ozônio. Isso foi demonstrado por uma equipe liderada pelo Instituto Max Planck de Química em cooperação com pesquisadores dos EUA e da Dinamarca.

"A descoberta de que nós, humanos, não somos apenas uma fonte de produtos químicos reativos, mas também somos capazes de transformar esses produtos químicos nós mesmos foi muito surpreendente para nós", diz Nora Zannoni, primeira autora do estudo publicado na revista Science , e agora no Instituto de Ciências Atmosféricas e Clima em Bolonha, Itália. “A força e a forma do campo de oxidação são determinadas pela quantidade de ozônio presente, onde ele se infiltra e como a ventilação do espaço interno é configurada”, acrescenta o cientista da equipe de Jonathan Williams. Os níveis que os cientistas encontraram eram comparáveis ​​aos níveis de concentração de OH fora do dia.

O campo de oxidação é gerado pela reação do ozônio com óleos e gorduras em nossa pele, especialmente o triterpeno esqualeno insaturado, que constitui cerca de 10% dos lipídios da pele que protegem nossa pele e a mantêm macia. A reação libera uma série de produtos químicos em fase gasosa contendo ligações duplas que reagem ainda mais no ar com o ozônio para gerar níveis substanciais de radicais OH.

Esses produtos de degradação do esqualeno foram caracterizados e quantificados individualmente usando Espectrometria de Massa de Reação de Transferência de Prótons e sistemas de espectrometria de massa de cromatografia gasosa rápida. Além disso, a reatividade total de OH foi determinada em paralelo, permitindo que os níveis de OH fossem quantificados empiricamente.

Os experimentos foram conduzidos na Universidade Técnica da Dinamarca (DTU) em Copenhague. Quatro sujeitos de teste ficaram em uma câmara climatizada especial sob condições padronizadas. O ozônio foi adicionado ao fluxo de ar da câmara em uma quantidade que não era prejudicial aos seres humanos, mas representava níveis internos mais altos. A equipe determinou os valores de OH antes e durante a permanência dos voluntários com e sem ozônio presente.

Para entender como era o campo OH gerado pelo homem no espaço e no tempo durante os experimentos, os resultados de um modelo cinético químico multifásico detalhado da Universidade da Califórnia, Irvine, foram combinados com um modelo computacional de dinâmica de fluidos da Universidade Estadual da Pensilvânia.

Depois de validar os modelos contra os resultados experimentais, a equipe de modelagem examinou como o campo de OH gerado pelo homem variava sob diferentes condições de ventilação e ozônio, além das testadas em laboratório. A partir dos resultados, ficou claro que os radicais OH estavam presentes, abundantes e formando fortes gradientes espaciais.

“Nossa equipe de modelagem é o primeiro e atualmente o único grupo que pode integrar processos químicos entre a pele e o ar interno, de escalas moleculares a escalas de sala”, disse Manabu Shiraiwa, professor da UC Irvine que liderou a parte de modelagem do novo trabalho. . "O modelo dá sentido às medições - por que OH é gerado a partir da reação com a pele."

Shiraiwa acrescentou que ainda há perguntas sem resposta, como a forma como os níveis de umidade afetam as reações que a equipe rastreou. "Acho que este estudo abre um novo caminho para a pesquisa do ar interior", disse ele.

“Precisamos repensar a química interna em espaços ocupados porque o campo de oxidação que criamos transformará muitos dos produtos químicos em nossa vizinhança imediata. Este campo de oxidação também afetará os sinais químicos que emitimos e recebemos, e possivelmente ajuda a explicar a recente descoberta de que nosso olfato é geralmente mais sensível a moléculas que reagem mais rapidamente com OH", diz o líder do projeto Jonathan Williams.

A nova descoberta também tem implicações para nossa saúde:atualmente, as emissões químicas de muitos materiais e móveis estão sendo testadas isoladamente antes de serem aprovadas para venda. No entanto, seria aconselhável também realizar testes na presença de pessoas e ozônio, diz o químico atmosférico Williams. Isso ocorre porque os processos de oxidação podem levar à geração de irritantes respiratórios, como 4-oxopentanal (4-OPA) e outras espécies oxigenadas geradas por radicais OH, e pequenas partículas nas imediações do trato respiratório. Estes podem ter efeitos adversos, especialmente em crianças e doentes.

Essas descobertas fazem parte do projeto ICHEAR (Indoor Chemical Human Emissions and Reactivity Project), que reuniu um grupo de cientistas internacionais colaboradores da Dinamarca (DTU), dos EUA (Rutgers University) e da Alemanha (MPI). A modelagem fez parte do projeto MOCCIE baseado na University of California Irvine e na Pennsylvania State University. + Explorar mais

Estrutura para estudar os níveis de ozônio em superfícies internas realistas