Uma colaboração de pesquisa liderada pela Penn State se propôs a melhorar a compreensão das concentrações de ozônio em ambientes fechados, modelando como o poluente interage com superfícies internas comuns.
O ozônio troposférico, o poluente do smog que afeta negativamente a saúde respiratória e circulatória, não se limita ao ar livre. A Agência de Proteção Ambiental relata que as concentrações de ozônio em ambientes internos podem chegar a 80% dos níveis externos, mas é difícil determinar quão ruins são os níveis internos.

Os modelos existentes que preveem como o ozônio é transferido do ar para as superfícies internas são aplicados principalmente para superfícies lisas ideais. As informações sobre essa dinâmica para superfícies internas irregulares, como carpetes, são limitadas. Donghyun Rim, professor associado de engenharia arquitetônica, e sua equipe desenvolveram uma nova estrutura de modelagem para estudar a transferência de ozônio com base em superfícies internas realistas e condições de fluxo de ar. Sua abordagem foi publicada em Environmental Science and Technology .

O ozônio viaja dentro de casa e é depositado em tapetes, paredes, estofados e outras superfícies. O ozônio transportado inicia reações de oxidação nessas superfícies, alterando a composição química do ar interno e expondo os seres humanos às toxinas do ar. Quando as concentrações aumentadas de aldeídos e outros subprodutos de reações nocivas são inaladas, podem causar vários problemas de saúde adversos e irritações sensoriais.

A taxa na qual o ozônio viaja do ar da sala para as superfícies internas pode afetar as reações que eles iniciam. Essa taxa é governada principalmente pelas condições do fluxo de ar e pela difusão do ozônio dentro da camada limite da superfície, ou onde a superfície toca o ar da sala.

Usando a varredura microscópica das superfícies reais e simulando a dinâmica dos fluidos da transferência de ozônio, a equipe investigou como a topografia da superfície interna variada, como carpetes e paredes texturizadas, influencia a maneira como o ozônio é transferido do ar.

“Em ambientes internos, poucas superfícies são idealmente lisas”, disse Rim, que também é afiliado ao Penn State Institute for Computational and Data Sciences. "Superfícies ásperas internas fornecem mais locais disponíveis para reação de poluentes. Uma melhor compreensão dos mecanismos subjacentes às interações do ozônio com superfícies internas comuns pode melhorar nossa previsão da exposição humana ao ozônio e aos produtos de oxidação".

A equipe descobriu que a topografia da superfície interna modula potencialmente as características do fluxo de ar, afetando o tamanho da camada limite de ozônio perto da superfície e, como resultado, quanto ozônio é transferido para a superfície. Uma superfície de carpete com rugosidade irregular pode contribuir para uma camada limite muito mais espessa – até 140% maior – do que uma superfície lisa sob as mesmas condições de velocidade do ar, disse Rim.

“Esta descoberta pode nos ajudar a entender melhor as interações entre os poluentes e a superfície interna, dependendo da topologia da superfície real, uma vez que uma camada limite mais espessa resulta em maiores escalas de tempo e espaço para transporte físico e reação química de poluentes”, disse Rim.

No entanto, de acordo com Rim, a área de superfície intrinsecamente maior de superfícies internas texturizadas, como tapetes, não significa necessariamente que o ozônio se instalará no aumento do número de locais para reagir e formar mais poluentes.

"Nosso estudo revela que a área de superfície efetiva disponível para a reação de poluentes varia com a velocidade do ar e a mistura turbulenta dentro da camada limite da superfície entre a superfície e o resto do ar", disse Rim.

Os pesquisadores disseram que sua metodologia pode ser aplicada para investigar melhor a relação entre a velocidade do ar interno e a transferência de ozônio para outras superfícies internas, bem como para analisar como o gradiente de temperatura entre a superfície e o ar pode influenciar a transferência de poluentes para as superfícies. Eles observaram que seu modelo pode ser estendido ainda mais, incorporando a probabilidade de reação da superfície para examinar como os resultados variam com diferentes tipos e idades de superfície, bem como com diferentes espécies poluentes. + Explorar mais

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