Undersøgelse finder, at bykontorer pumper flygtige kemikalier ud til det fri, sammenlignet med trafikemissioner

Luften, der kommer ud af kontorbygninger i byområder, kan være mere forurenet end engang troet, siger Purdue University-forskere.

Et forskerhold ledet af Brandon Boor, lektor ved Lyles School of Civil Engineering, har offentliggjort en ny undersøgelse i tidsskriftet Cell Reports Sustainability konstatere, at moderne bygninger konstant frigiver flygtige organiske forbindelser (VOC'er) til udendørsluften og sandsynligvis vil være en vigtig bidragyder til VOC-byrden i byatmosfæren. Holdet udførte direkte målinger af udendørs-indendørs luftforureningsudveksling i en højtydende kontorbygning ved hjælp af avanceret luftkvalitetsinstrumentering og en avanceret bygningsautomatiseringsplatform.

"Vi tænker traditionelt på at filtrere den udendørs luft, der kommer ind i vores bygninger. Baseret på resultaterne af vores undersøgelse skal vi nu overveje at rense luften, der forlader vores kontorer, hjem og skoler for at reducere VOC-emissioner til det udendørs miljø," sagde Boor.

Målet med denne forskning, sagde Boor, er nøjagtigt at måle VOC'er i luften, der kommer ind og ud af bybygninger og at bruge dataene til at forstå, hvordan menneskelig belægning og bygningsdrift påvirker VOC-transport mellem indendørs og udendørs luft. Boor sagde, at indflydelsen af ​​luftudveksling mellem indendørs og udendørs atmosfærer på byluftforurening stadig ikke er godt forstået – og den var heller ikke blevet undersøgt fuldstændigt før i en moderne kontorbygning med et sofistikeret ventilationssystem.

"En grundlæggende forståelse af skæbnen og transporten af ​​luftforurenende stoffer i byerne er vigtig for at udvikle afbødningsstrategier og politikker, der kan forbedre luftkvaliteten i byerne og reducere negative indvirkninger på menneskers sundhed og klimaet," sagde Boor. "Tallige undersøgelser har vist den betydelige indvirkning af trafik, industrielle og biogene emissioner på byluftforurening. Påvirkningen af ​​byluftforurenende interaktioner med bygninger er dog ofte blevet overset."

Moderne offentlige og kommercielle bygninger er typisk udstyret med varme-, ventilations- og airconditionsystemer (HVAC) for at give forbedret indendørs luftkvalitet og termisk komfort. Når byluft cirkuleres mekanisk gennem bygninger, kan dens sammensætning ændre sig væsentligt på grund af interaktioner med HVAC-komponenter, indendørsluft, beboere og indendørs overflader.

"Bygninger tegner sig for en betydelig brøkdel af landarealet i byer og giver en betydelig mængde af besat indendørs plads," sagde Tianren Wu, førsteforfatter på undersøgelsen og en assisterende professor ved University of Cincinnati's Department of Civil and Architectural Engineering and Construction Ledelse.

"For at opfylde kravene til bygningsventilation og termisk komfort udveksles der aktivt en betydelig mængde luft mellem en bygning og dens nærliggende byatmosfære. Denne dynamiske luftudveksling kan have vigtige konsekvenser for byluftkvaliteten på grund af både indendørs-til-udendørs og udendørs- til indendørs transport og omdannelser af forurenende stoffer, især i tætbefolkede byer."

Byggematerialer, indvendige møbler og beboere og deres aktiviteter - såsom madlavning, rengøring og brug af forbruger- og personlig plejeprodukter - kan frigive en række gasformige og partikelformige forurenende stoffer, som direkte kan udtømmes i byatmosfæren via en bygnings HVAC-system. Boors forskning viste, at indendørs VOC-koncentrationer er 2 til 15 gange højere end udendørs, og at bygningsemissioner af VOC'er pr. arealenhed er sammenlignelige med trafik-, industri- og biogenemissioner.

Navnlig fandt holdet, at kontoret var en betydelig emissionskilde af reaktive monoterpener og siloxaner til det udendørs miljø. Siloxaner er meget udbredt i deodoranter, parfumer, lotioner og hårplejeprodukter. En nylig undersøgelse ledet af Purdues Nusrat Jung, assisterende professor i civilingeniør, fandt ud af, at daglige hårplejerutiner frigiver store mængder af til udendørsluft via badeværelsesudstødning, hvilket yderligere viser, hvordan bygninger kan påvirke udendørs luftforurening.

"Bygningens kilde-vask-adfærd ændrede sig dynamisk med beboelse og bygningsventilationsforhold," sagde Boor. "Vores resultater viser, at bygninger direkte kan påvirke luftkvaliteten i byerne på grund af betydelig udendørs-indendørs luftudveksling."

Med hensyn til, hvad der kan gøres for at mindske VOC-emissioner fra bygninger, sagde Boor, at der er behov for et større fokus på at fjerne VOC'er i HVAC-systemer ved hjælp af kulfiltre og andre luftrensningsteknologier. Brug af forbrugerprodukter og produkter til personlig pleje med lave VOC-emissioner vil også hjælpe, sagde Boor.

Forskere fra Indiana University og RJ Lee Group Inc. bidrog til denne undersøgelse.

Anskaffelse af data

Boors team undersøgte kilden og synkevirkningerne af et mekanisk ventileret, realistisk kontor i åbent plan og dets HVAC-system på byluftforurenende stoffer gennem en omfattende feltmålingskampagne på én måned. Kontoret, der bruges til deres månedlange forskning, er i Ray W. Herrick Laboratories, en højtydende LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) Gold-certificeret bygning i det centrale Indiana. Kontoret ventileres løbende mekanisk af et uafhængigt luftbehandlingsaggregat.

Feltmålingskampagnen blev udført i vintersæsonen. Tre typer almindelige byluftforurenende stoffer blev undersøgt i undersøgelsen, herunder VOC'er, ozon og fine partikler. Bygningens mekaniske ventilationsforhold blev nøje overvåget for at kvantificere nettomasseemissionsrater fra kontoret og dets HVAC-system til byatmosfæren. VOC'er blev målt i realtid på forskellige steder i hele HVAC-systemet med et højopløsnings-protonoverførselsreaktionstids-massespektrometer.

Flere oplysninger: Tianren Wu et al., Moderne bygninger fungerer som en dynamisk kilde og synke for byluftforurenende stoffer, Cell Reports Sustainability (2024). DOI:10.1016/j.crsus.2024.100103

Leveret af Purdue University