Een door Penn State geleide onderzoekssamenwerking was bedoeld om het begrip van ozonconcentraties binnenshuis te verbeteren door te modelleren hoe de verontreinigende stof interageert met gewone binnenoppervlakken.

Ozon op leefniveau, de verontreinigende stof in smog die een negatieve invloed heeft op de gezondheid van de luchtwegen en de bloedsomloop, is niet beperkt tot de buitenlucht. De Environmental Protection Agency meldt dat de ozonconcentraties binnenshuis tot 80% van het niveau buitenshuis kunnen zijn, maar bepalen hoe slecht de niveaus binnenshuis zijn, is moeilijk.

Bestaande modellen die voorspellen hoe ozon vanuit de lucht naar binnenoppervlakken wordt overgedragen, worden voornamelijk toegepast voor ideale gladde oppervlakken. Informatie over deze dynamiek voor onregelmatige binnenoppervlakken, zoals tapijt, is beperkt. Donghyun Rim, universitair hoofddocent architecturale engineering, en zijn team ontwikkelden een nieuw modelleringskader om ozonoverdracht te bestuderen op basis van realistische binnenoppervlakken en luchtstroomomstandigheden. Hun aanpak is gepubliceerd in Environmental Science and Technology .

Ozon reist naar binnen en wordt afgezet op vloerkleden, muren, stoffering en andere oppervlakken. De getransporteerde ozon initieert oxidatiereacties op deze oppervlakken, verandert de chemische samenstelling van de binnenlucht en stelt mensen bloot aan luchttoxines. Wanneer de verhoogde concentraties van aldehyden en andere schadelijke bijproducten van de reactie worden ingeademd, kunnen ze verschillende nadelige gezondheidsproblemen en sensorische irritaties veroorzaken.

De snelheid waarmee ozon uit de lucht van de kamer naar binnenoppervlakken reist, kan van invloed zijn op de reacties die ze veroorzaken. Deze snelheid wordt voornamelijk bepaald door de luchtstroomomstandigheden en ozondiffusie binnen de grenslaag van het oppervlak, of waar het oppervlak de lucht van de kamer raakt.

Door microscopisch scannen van de werkelijke oppervlakken te gebruiken en de vloeistofdynamica van de ozonoverdracht te simuleren, onderzocht het team hoe variërende topografie van het binnenoppervlak, zoals vloerbedekking en getextureerde muren, de manier beïnvloedt waarop ozon vanuit de lucht wordt overgedragen.

"In binnenomgevingen zijn maar weinig oppervlakken ideaal glad", zegt Rim, die ook is aangesloten bij het Penn State Institute for Computational and Data Sciences. "Ruwe binnenoppervlakken bieden meer locaties voor verontreinigende reacties. Een beter begrip van de mechanismen die ten grondslag liggen aan ozoninteracties met gewone binnenoppervlakken kan onze voorspelling van menselijke blootstelling aan ozon en oxidatieproducten verbeteren."

Het team ontdekte dat de topografie van het binnenoppervlak de luchtstroomkarakteristieken mogelijk moduleert, waardoor de grootte van de ozongrenslaag nabij het oppervlak wordt beïnvloed en als gevolg daarvan hoeveel ozon naar het oppervlak wordt overgebracht. Een tapijtoppervlak met onregelmatige ruwheid zou kunnen bijdragen aan een veel dikkere grenslaag - maar liefst 140% groter - dan een glad oppervlak onder dezelfde luchtsnelheidsomstandigheden, zei Rim.

"Deze bevinding kan ons helpen om de interacties tussen verontreinigende stoffen binnenshuis beter te begrijpen, afhankelijk van de werkelijke oppervlaktetopologie, aangezien een dikkere grenslaag resulteert in grotere tijd- en ruimteschalen voor fysiek transport en chemische reactie van verontreinigende stoffen," zei Rim.

Volgens Rim betekent het intrinsiek grotere oppervlak van getextureerde binnenoppervlakken, zoals tapijten, echter niet noodzakelijkerwijs dat de ozon zich op het grotere aantal plaatsen zal vestigen om te reageren en meer verontreinigende stoffen te vormen.

"Onze studie laat zien dat het effectieve oppervlak dat beschikbaar is voor de reactie van verontreinigende stoffen varieert met de luchtsnelheid en turbulente vermenging binnen de oppervlaktegrenslaag tussen het oppervlak en de rest van de lucht," zei Rim.

De onderzoekers zeiden dat hun methodologie zou kunnen worden toegepast om de relatie tussen binnenluchtsnelheid en ozonoverdracht voor andere binnenoppervlakken verder te onderzoeken, en om te analyseren hoe de temperatuurgradiënt tussen oppervlak en lucht de overdracht van verontreinigende stoffen naar oppervlakken kan beïnvloeden. Ze merkten op dat hun model verder zou kunnen worden uitgebreid door de waarschijnlijkheid van oppervlaktereacties op te nemen om te onderzoeken hoe de resultaten variëren met verschillende oppervlaktetypes en leeftijden, evenals met verschillende soorten verontreinigende stoffen. + Verder verkennen

Ozon breekt THC af dat is afgezet op oppervlakken van derdehands cannabisrook