Ett forskningssamarbete som leds av Penn State syftade till att förbättra förståelsen av ozonkoncentrationer inomhus genom att modellera hur föroreningen interagerar med vanliga inomhusytor.

Marknära ozon, föroreningen i smog som negativt påverkar andnings- och cirkulationshälsan, är inte begränsad till utomhus. Naturvårdsverket rapporterar att ozonkoncentrationerna inomhus kan vara så höga som 80 % av utomhusnivåerna, men det är svårt att avgöra hur dåliga nivåerna inomhus är.

Befintliga modeller som förutsäger hur ozon överförs från luften till inomhusytor används i första hand för idealiska släta ytor. Information om denna dynamik för oregelbundna ytor inomhus, såsom mattor, är begränsad. Donghyun Rim, docent i arkitekturteknik, och hans team utvecklade ett nytt modelleringsramverk för att studera ozonöverföring baserat på realistiska inomhusytor och luftflödesförhållanden. Deras tillvägagångssätt har publicerats i Environmental Science and Technology .

Ozon färdas inomhus och avsätts på mattor, väggar, klädsel och andra ytor. Det transporterade ozonet initierar oxidationsreaktioner på dessa ytor, förändrar den kemiska sammansättningen av inomhusluften och utsätter människor för luftgifter. När de ökade koncentrationerna av aldehyder och andra skadliga reaktionsbiprodukter andas in, kan de orsaka flera negativa hälsoproblem och sensoriska irritationer.

Den hastighet med vilken ozon färdas från rummets luft till inomhusytor kan påverka reaktionerna de initierar. Denna hastighet styrs i första hand av luftflödesförhållanden och ozondiffusion inom ytans gränsskikt, eller där ytan berör rummets luft.

Genom att använda mikroskopisk skanning av de faktiska ytorna och simulera vätskedynamik för ozonöverföringen undersökte teamet hur varierande yttopografi inomhus, såsom mattor och texturerade väggar, påverkar hur ozon överförs från luften.

"I inomhusmiljöer är få ytor idealiskt släta", säger Rim, som också är knuten till Penn State Institute for Computational and Data Sciences. "Ojämna ytor inomhus ger fler platser tillgängliga för föroreningsreaktion. En bättre förståelse av mekanismerna bakom ozoninteraktioner med vanliga inomhusytor kan förbättra vår förutsägelse av mänsklig exponering för ozon och oxidationsprodukter."

Teamet fann att yttopografi inomhus potentiellt modulerar luftflödesegenskaperna, vilket påverkar storleken på ozongränsskiktet nära ytan och, som ett resultat, hur mycket ozon som överförs till ytan. En matta yta med oregelbunden grovhet kan bidra till ett mycket tjockare gränsskikt - så mycket som 140% större - än en slät yta under samma flyghastighetsförhållanden, sa Rim.

"Detta fynd kan hjälpa oss att bättre förstå interaktioner mellan föroreningar och ytor inomhus beroende på den faktiska yttopologin, med tanke på att ett tjockare gränsskikt resulterar i större tids- och rymdskalor för fysisk transport och kemisk reaktion av föroreningar," sa Rim.

Men enligt Rim, betyder den inneboende högre ytan av strukturerade inomhusytor, såsom mattor, inte nödvändigtvis att ozonet kommer att lägga sig på det ökade antalet platser för att reagera och bilda fler föroreningar.

"Vår studie visar att den effektiva ytarean som är tillgänglig för föroreningsreaktion varierar med lufthastighet och turbulent blandning inom ytgränsskiktet mellan ytan och resten av luften," sa Rim.

Forskarna sa att deras metod skulle kunna användas för att ytterligare undersöka sambandet mellan inomhusluftens hastighet och ozonöverföring för andra inomhusytor, samt för att analysera hur temperaturgradienten mellan yta och luft kan påverka överföringen av föroreningar till ytor. De noterade att deras modell kunde utökas ytterligare genom att inkludera sannolikheten för ytreaktion för att undersöka hur resultaten varierar med olika yttyper och åldrar, såväl som med olika föroreningsarter. + Utforska vidare

Ozon bryter ner THC som avsätts på ytor från tredjehands cannabisrök