Telpa, kas smaržo pēc citrusaugļiem, priedēm vai ziediem, bieži tiek uztverta kā tīra. Tomēr šīs pazīstamās smaržas var liecināt arī par ķīmiskām reakcijām gaisā. Pētījumā, ko vadīja Purdue Universitātes pētnieks Brendons Būrs, konstatēts, ka aromātiskie savienojumi, kas izdalās gan no parastiem, gan uz augu ēterisko eļļu bāzes veidotiem tīrīšanas līdzekļiem, telpās ātri reaģē un rada nanodaļiņas.

Ieelpojot, daļa šo ārkārtīgi mazo daļiņu var iekļūt dziļi plaušās. Pētnieki norāda, ka iedarbību var mazināt, izvēloties produktus bez aromāta, uzlabojot ventilāciju ar nosūcējiem vai atvērtiem logiem un neizmantojot ozonu radošas ierīces laikā, kad tiek lietoti aromatizēti tīrīšanas līdzekļi. Rezultāti tika prezentēti Amerikas Ķīmijas biedrības rudens sanāksmē simpozijā “Healthy Indoor Spaces: Bridging the Microbiome and Chemistry”.

“Svarīgi, ka tīrīšana no virsmām notīra vīrusus un baktērijas, taču tā var radīt arī neredzamu gaisa piesārņojumu. Gaisā nav redzamu putekļu vai dūmu, tomēr šīs daļiņas veidojas,” sacīja Būrs. Viņš ir Purdue Universitātes civilās un būvinženierijas docents un pēta iekštelpu gaisa kvalitāti.

“Mēs parādījām, ka iekštelpu ozona reakcijas ar tīrīšanas līdzekļu aromātiem rada nanodaļiņas, kuru ieelpotā deva ir salīdzināma ar to, ko cilvēks saņemtu, stāvot ārpusē pie noslogota ceļa, vai pat lielāka,” sacīja Būrs. “Daļiņu sastāvs atšķiras, taču kopējā deva var būt lielāka. Jūs neredzat dūmus, putekļus vai miglu gaisā. Tā vietā domājat — gaiss lieliski smaržo, tātad tam jābūt tīram.”

Būrs kopā ar kolēģi Nusratu Jungu, Purdue Universitātes civilās un būvinženierijas docenti, sāka pētīt tīrīšanas līdzekļu un ķīmisko dezinfekcijas produktu ietekmi uz iekštelpu vidi Covid-19 pandēmijas laikā. Drīz uzmanību piesaistīja tas, ka daudzi produkti, ko cilvēki izmanto telpu tīrīšanai un dezinficēšanai, satur spēcīgus aromatizētājus.

“Tas bieži tiek darīts, lai telpā radītu patīkamu smaržas vidi,” sacīja Būrs. “Taču tīram gaisam nevajadzētu smaržot pēc ļoti koncentrētiem citrusaugļiem. Tam patiesībā nevajadzētu smaržot ne pēc kā.”

Dabā zināmā ķīmija telpās norisinās daudz straujāk

Atmosfēras pētnieki jau sen zina, ka savienojumi, ko izdala augi, var reaģēt ar ozonu. Piemēram, priedēs sastopamais terpēns pinēns var piedalīties reakcijās, kuru rezultātā rodas sīkas gaisā suspendētas daļiņas. Laika gaitā šīs daļiņas var savienoties un izaugt tik lielas, ka palīdz veidot mākoņus.

Mežos šī ķīmija norisinās samērā lēni, jo terpēnu daudzums āra gaisā parasti ir neliels. Iekštelpās situācija var būt pilnīgi atšķirīga: aromatizēti tīrīšanas līdzekļi izdala terpēnus, kad aromātiskie savienojumi iztvaiko no izsmidzinātiem pilieniem vai notīrītām virsmām.

Tīrīšanas laikā terpēnu koncentrācija var būt simtiem reižu lielāka

Tīrīšanas šķidrumi bieži satur pinēnu, limonēnu, kas saistīts ar citrona aromātu, timolu, kas sastopams timiānā, un linalolu, ko raksturo lavandas smarža. Tīrīšanas laikā šo savienojumu koncentrācija var būt daudz augstāka nekā parasti ārpus telpām. Pēc Būra teiktā, terpēnu koncentrācija telpas gaisā var sasniegt desmitiem vai pat simtiem reižu augstāku līmeni nekā mežā.

Lai noskaidrotu, kas notiek reālistiskos apstākļos, pētnieki Purdue Universitātes teritorijā esošā modeļa mājā pārbaudīja gan aromatizētus tradicionālos šķidros tīrīšanas līdzekļus, gan dezinfekcijas aerosolus un salvetes ar augu izcelsmes sastāvdaļām. Nelielajā mājā bija funkcionējoša virtuve, koka grīda un vannas istaba, tādēļ tajā varēja atkārtot parastas mājsaimniecības tīrīšanas darbības.

Eksperimenti parādīja, ka tā pati ķīmija, kas dabā rada nanodaļiņas, telpās norisinās daudz ātrāk un lielākā koncentrācijā, potenciāli palielinot cilvēku iedarbību. Ikdienišķi darbi, piemēram, grīdu mazgāšana, darba virsmu apsmidzināšana un virsmu slaucīšana ar aromatizētiem produktiem, radīja miljardiem vai triljoniem daļiņu. To kopējais daudzums bija atkarīgs no izmantotā produkta.

Lielākā daļa daļiņu bija nanodaļiņas jeb ultrafine particles ar diametru tikai no 1 līdz 30 nanometriem. Tā kā šādas daļiņas bieži atrodas ārpus mājas gaisa kvalitātes monitoru uztveršanas diapazona, cilvēki var pat neuzzināt, ka to koncentrācija telpā ir būtiski palielinājusies. Pētnieki konstatēja, ka parasta tīrīšana uz laiku var paaugstināt ultrafino daļiņu līmeni virs tā, kas izmērīts ārpus telpām.

Daļiņu mazais izmērs ir nozīmīgs no veselības viedokļa. Ultrafinās daļiņas var nogulsnēties visā elpceļu sistēmā un sasniegt dziļākās plaušu daļas. Tur tās var veicināt elpceļu kairinājumu un iekaisumu, bet dažām daļiņām var būt potenciāls nonākt arī asinsritē.

Viens no lielākajiem pārsteigumiem bija procesa ātrums: daļiņu veidošanās un augšana sākās dažu minūšu laikā. “Līdz brīdim, kad esat pabeidzis tīrīt telpu, jūs jau esat radījis daudz nanodaļiņu un tās ieelpojis,” sacīja Būrs.

Ozons var pastiprināt daļiņu veidošanos

Vēlāk Būrs un Purdue Universitātes profesors Ernests Blečlijs pētīja, kas notiek, ja aromatizētus virsmu tīrīšanas līdzekļus izmanto vienlaikus ar germicīdām tālās ultravioletās gaismas jeb UV-C lampām, kas paredzētas iekštelpu gaisa dezinficēšanai. Šāda kombinācija radīja īpaši labvēlīgus apstākļus nanodaļiņu veidošanai.

Lampas mijiedarbojas ar gaisā esošo skābekli un rada ozonu. Eksperimentos modeļa mājā ozona koncentrācija pieauga līdz aptuveni 20–40 parts per billion. Šis līmenis bija līdzīgs, lai gan nedaudz zemāks par ozona koncentrāciju ārpus telpām, kas tika izmērīta eksperimentu laikā.

Paaugstinātai ozona un augstai terpēnu koncentrācijai esot vienlaikus, nanodaļiņu veidošanās kļuva vēl intensīvāka. Tas radīja papildu bažas par daļiņu daudzumu, ko telpās esošie cilvēki varētu ieelpot.

Pētnieki uzsver, ka mērķis nav atturēt cilvēkus no tīrīšanas. Tīrīšana joprojām ir svarīga, lai no virsmām noņemtu vīrusus un baktērijas, taču vairāki vienkārši pasākumi var mazināt sekundārā piesārņojuma radīto iedarbību: jāizvēlas bezaromāta līdzekļi, jānodrošina gaisa apmaiņa un aromatizētu tīrīšanas produktu lietošanas laikā jāizvairās no ozonu radošām ierīcēm.

Pētījumā tika analizēta gan tradicionālo, gan augu izcelsmes tīrīšanas produktu ietekme. Šie produkti telpās ir nozīmīgs reaģējošo organisko vielu avots, un to izmantošana var izraisīt ātru terpēnu un terpenoīdu koncentrācijas pieaugumu — no 10 līdz 1000 ppb, bieži pārsniedzot līmeni āra mežainās teritorijās.

Šie savienojumi reaģēja ar iekštelpu oksidētājiem, īpaši ozonu, izraisot intensīvus nanodaļiņu veidošanās un augšanas procesus. Izmērītie veidošanās ātrumi bija aptuveni 105 cm-3 s-1, bet kondensācijas izraisītās augšanas ātrums sasniedza līdz 300 nm h-1. Īslaicīgi nanodaļiņu skaita koncentrācija telpās sasniedza 105–108 cm-3.

Straujā nanodaļiņu augšana ļāva tām sasniegt izmēru, pie kura tās efektīvi nogulsnējas visā cilvēka elpošanas sistēmā. Tādējādi ieelpotās devas ātrums bija salīdzināms ar primāro degšanas avotu, piemēram, transporta emisiju, radīto devu vai to pārsniedza. Pētījuma autori norāda, ka gan tradicionālie, gan augu izcelsmes produkti rada sarežģītus iedarbības scenārijus, kuros vienlaikus sastopamas reaģējošas gāzes un sekundārais organiskais aerosols.

Būrs pateicās doktorantūras studentiem, kuri piedalījās eksperimentos modeļa mājā, kā arī bakalaura programmu studentiem par sniegto atbalstu. Pētījumu finansēja National Science Foundation Faculty Early Career Development Program (CAREER) grants un Alfred P. Sloan Foundation.