Ramme for undersøgelse af ozonniveauer på realistiske indendørs overflader

Et forskningssamarbejde ledet af Penn State havde til formål at forbedre forståelsen af ​​indendørs ozonkoncentrationer ved at modellere, hvordan forureningen interagerer med almindelige indendørs overflader.

Jordnær ozon, det forurenende stof i smog, der påvirker åndedræts- og kredsløbssundheden negativt, er ikke begrænset til udendørs. Miljøstyrelsen rapporterer, at indendørs ozonkoncentrationer kan være så høje som 80 % af udendørsniveauer, men det er svært at bestemme, hvor dårlige indendørs niveauer er.

Eksisterende modeller, der forudsiger, hvordan ozon overføres fra luften til indendørs overflader, anvendes primært til ideelle glatte overflader. Information om denne dynamik for uregelmæssige indendørs overflader, såsom tæpper, er begrænset. Donghyun Rim, lektor i arkitektonisk teknik, og hans team udviklede en ny modelleringsramme til at studere ozonoverførsel baseret på realistiske indendørs overflader og luftstrømsforhold. Deres tilgang er blevet offentliggjort i Environmental Science and Technology .

Ozon bevæger sig indendørs og aflejres på tæpper, vægge, polstring og andre overflader. Den transporterede ozon igangsætter oxidationsreaktioner på disse overflader, ændrer den kemiske sammensætning af indeluften og udsætter mennesker for lufttoksiner. Når de øgede koncentrationer af aldehyder og andre skadelige reaktionsbiprodukter inhaleres, kan de forårsage adskillige ugunstige sundhedsproblemer og sensoriske irritationer.

Den hastighed, hvormed ozon bevæger sig fra rummets luft til indendørs overflader, kan påvirke de reaktioner, de starter. Denne hastighed er primært styret af luftstrømsforhold og ozondiffusion inden for overfladens grænselag, eller hvor overfladen berører rummets luft.

Ved at bruge mikroskopisk scanning af de faktiske overflader og simulere væskedynamik i ozonoverførslen, undersøgte holdet, hvordan varierende indendørs overfladetopografi, såsom tæpper og teksturerede vægge, påvirker den måde, ozon overføres fra luften på.

"I indendørs miljøer er få overflader ideelt glatte," sagde Rim, som også er tilknyttet Penn State Institute for Computational and Data Sciences. "Indendørs ru overflader giver flere steder tilgængelige for forurenende reaktion. En bedre forståelse af de mekanismer, der ligger til grund for ozon-interaktioner med almindelige indendørs overflader, kan forbedre vores forudsigelse af menneskelig eksponering for ozon og oxidationsprodukter."

Holdet fandt ud af, at indendørs overfladetopografi potentielt modulerer luftstrømskarakteristika, hvilket påvirker størrelsen af ​​ozongrænselaget nær overfladen og som et resultat, hvor meget ozon der overføres til overfladen. En tæppeoverflade med uregelmæssig ruhed kunne bidrage til et meget tykkere grænselag - så meget som 140% større - end en glat overflade under samme lufthastighedsforhold, sagde Rim.

"Denne opdagelse kan hjælpe os med bedre at forstå indendørs forurenende-overflade-interaktioner afhængigt af den faktiske overfladetopologi, givet at et tykkere grænselag resulterer i større tids- og rumskalaer for fysisk transport og kemisk reaktion af forurenende stoffer," sagde Rim.

Men ifølge Rim betyder det iboende højere overfladeareal af teksturerede indendørs overflader, såsom tæpper, ikke nødvendigvis, at ozonen vil sætte sig på det øgede antal steder for at reagere og danne flere forurenende stoffer.

"Vores undersøgelse afslører, at det effektive overfladeareal, der er tilgængeligt for forurenende reaktion, varierer med lufthastigheden og turbulent blanding inden for overfladegrænselaget mellem overfladen og resten af ​​luften," sagde Rim.

Forskerne sagde, at deres metodologi kunne anvendes til yderligere at undersøge forholdet mellem indendørs lufthastighed og ozonoverførsel for andre indendørs overflader, samt til at analysere, hvordan temperaturgradient mellem overflade og luft kan påvirke overførsel af forurenende stoffer til overflader. De bemærkede, at deres model kunne udvides yderligere ved at inkorporere sandsynligheden for overfladereaktion for at undersøge, hvordan resultaterne varierer med forskellige overfladetyper og aldre, såvel som med forskellige forurenende arter. + Udforsk yderligere

Ozon nedbryder THC aflejret på overflader fra tredjehånds cannabisrøg