사람들은 자신의 산화장을 생성하고 주변의 실내 공기 화학을 변화시킵니다.

사람들은 일반적으로 삶의 90%를 집에서, 직장에서 또는 교통 수단에서 보냅니다. 이러한 밀폐된 공간 내에서 거주자는 실내로 침투하는 실외 오염 물질, 건축 자재 및 가구에서 나오는 가스 배출, 요리 및 청소와 같은 우리 자신의 활동 제품을 포함하여 다양한 출처의 수많은 화학 물질에 노출됩니다. 또한, 우리는 호흡과 피부를 통해 실내 공기로 유입되는 화학 물질의 강력한 이동 배출원입니다.

그러나 화학 물질은 어떻게 다시 사라지는가? 실외 대기에서 이것은 비가 올 때와 화학적 산화를 통해 어느 정도 자연적으로 발생합니다. 하이드록실(OH) 라디칼은 이 화학적 세척에 크게 기여합니다. 이러한 반응성이 매우 높은 분자는 대기의 세제라고도 하며 주로 태양의 자외선이 오존 및 수증기와 상호 작용할 때 형성됩니다.

반면에 실내는 물론 직사광선과 비의 영향을 훨씬 덜 받습니다. 자외선은 대부분 유리창을 통해 걸러지기 때문에 일반적으로 OH 라디칼의 농도는 실외보다 실내에서 훨씬 낮고 실외에서 누출되는 오존은 실내 공기 중 화학 오염 물질의 주요 산화제로 추정됩니다.

OH 라디칼은 오존과 피부 기름에서 형성됩니다.

그러나 이제 단순히 사람과 오존의 존재로 인해 실내에서 높은 수준의 OH 라디칼이 생성될 수 있다는 것이 발견되었습니다. 이것은 미국과 덴마크의 연구원들과 협력하여 막스 플랑크 화학 연구소(Max Planck Institute for Chemistry)가 이끄는 팀에 의해 입증되었습니다.

연구 잡지 Science에 발표된 연구의 첫 번째 저자인 Nora Zannoni는 “우리 인간이 반응성 화학 물질의 원천일 뿐만 아니라 이러한 화학 물질을 스스로 변형할 수 있다는 발견은 우리에게 매우 놀라운 일이었습니다.”라고 말했습니다. 이탈리아 볼로냐에 있는 대기 과학 및 기후 연구소에서. 조나단 윌리엄스(Jonathan Williams) 팀의 과학자는 “산화장의 강도와 모양은 얼마나 많은 오존이 존재하는지, 어디에 침투하는지, 실내 공간의 환기가 어떻게 구성되는지에 따라 결정됩니다.”라고 덧붙였습니다. 과학자들이 발견한 수준은 외부 주간 OH 농도 수준과 비슷했습니다.

산화장은 우리 피부의 오일 및 지방, 특히 불포화 트리테르펜 스쿠알렌과 오존의 반응에 의해 생성됩니다. 불포화 트리테르펜 스쿠알렌은 우리 피부를 보호하고 유연하게 유지하는 피부 지질의 약 10%를 구성합니다. 이 반응은 공기 중에서 오존과 더 반응하여 상당한 수준의 OH 라디칼을 생성하는 이중 결합을 포함하는 다수의 기상 화학 물질을 방출합니다. 이러한 스쿠알렌 분해 산물은 Proton Transfer reaction Mass Spectrometry 및 fast gas chromatograph-mass spectrometry 시스템을 사용하여 개별적으로 특성화되고 정량화되었습니다. 또한, OH 수준을 경험적으로 정량화할 수 있도록 총 OH 반응성을 병렬로 결정했습니다.

실험은 코펜하겐에 있는 덴마크 공과 대학(DTU)에서 수행되었습니다. 4명의 실험 대상은 표준화된 조건에서 기후가 조절되는 특수 챔버에 머물렀습니다. 오존은 사람에게 해롭지 않지만 더 높은 실내 수준을 나타내는 양으로 챔버 공기 유입에 추가되었습니다. 팀은 오존이 존재하거나 존재하지 않는 자원 봉사자가 머물기 전과 머무는 동안 OH 값을 결정했습니다.

실험 중 인간이 생성한 OH 필드가 공간과 시간에서 어떻게 생겼는지 이해하기 위해 University of California, Irvine의 상세한 다상 화학 운동 모델의 결과를 Pennsylvania State University의 전산 유체 역학 모델과 결합했습니다. 미국에 기반을 두고 있습니다. 실험 결과에 대해 모델을 검증한 후, 모델링 팀은 인간이 생성한 OH 필드가 실험실에서 테스트한 것 이상으로 다양한 환기 및 오존 조건에서 어떻게 변하는지 조사했습니다. 결과로부터 OH 라디칼이 존재하고 풍부하며 강한 공간적 구배를 형성한다는 것이 분명했습니다.

새로운 작업의 모델링 부분을 이끈 UC Irvine의 Manabu Shiraiwa 교수는 “우리 모델링 팀은 분자 규모에서 실내 규모에 이르기까지 피부와 실내 공기 사이의 화학적 과정을 통합할 수 있는 최초이자 현재 유일한 그룹”이라고 말했습니다. . “모델은 측정값을 이해합니다. 피부와의 반응에서 OH가 생성되는 이유입니다.”

Shiraiwa는 습도 수준이 팀이 추적한 반응에 영향을 미치는 방식과 같이 아직 답이 없는 질문이 있다고 덧붙였습니다. 그는 “이 연구가 실내 공기 연구의 새로운 길을 열었다고 생각한다”고 말했다.

가구 및 건축 자재에 대한 적응 테스트 방법

“우리는 우리가 생성하는 산화 장이 바로 근처에 있는 많은 화학 물질을 변형시킬 것이기 때문에 점유 공간에서 실내 화학을 재고할 필요가 있습니다. OH는 오존보다 더 많은 종을 산화시킬 수 있으며 아직 알려지지 않은 우리의 호흡 구역에서 직접 수많은 제품을 생성할 수 있습니다. 건강에 영향을 미칩니다.” 이 산화 장은 또한 우리가 방출하고 받는 화학 신호에 영향을 미칠 것이며, 아마도 우리의 후각이 일반적으로 OH와 더 빨리 반응하는 분자에 더 민감하다는 최근 발견을 설명하는 데 도움이 될 것입니다.

새로운 발견은 또한 우리의 건강에 영향을 미칩니다. 현재 많은 재료와 가구의 화학물질 배출은 판매 승인을 받기 전에 따로 테스트되고 있습니다. 그러나 대기 화학자 Williams는 사람과 오존이 있는 곳에서도 테스트를 수행하는 것이 좋습니다. 이는 산화 과정에서 4-옥소펜타날(4-OPA) 및 기타 OH 라디칼 생성 산소화 종과 같은 호흡기 자극 물질과 호흡기 바로 근처에 작은 입자가 생성될 수 있기 때문입니다. 이들은 특히 어린이와 허약자에게 역효과를 줄 수 있습니다.

이러한 발견은 덴마크(DTU), 미국(Rutgers 대학) 및 독일(MPI)의 협력 국제 과학자 그룹을 모은 ICHEAR(실내 화학물질 인체 배출 및 반응성 프로젝트) 프로젝트의 일부입니다. 모델링은 University of California Irvine과 Pennsylvania State University에 기반을 둔 MOCCIE 프로젝트의 일부였습니다. 두 프로젝트 모두 AP Sloan 재단의 보조금으로 지원되었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2022/09/220901151703.htm