I 2022 oppdaget et forskerteam ledet av Max Planck-instituttet for kjemi at høye konsentrasjoner av hydroksylradikaler (OH-radikaler) genereres innendørs når både mennesker og ozon er til stede. Dette betyr at mennesker skaper sitt eget oksidasjonsfelt og endrer inneluftkjemien i sin umiddelbare nærhet. I en oppfølgingsstudie har det internasjonale forskerteamet nå funnet ut at personlig pleieprodukter betydelig undertrykker dannelsen av OH-radikaler. Disse funnene endrer vår forståelse av innekjemi, inneluftkvalitet og menneskers helse, ettersom mange kjemikalier i vårt nærmiljø påvirkes av dette oksidasjonsfeltet.
Innendørs er vi omgitt av en usynlig cocktail av kjemiske forbindelser: Vegger, gulv og møbler avgir gasser; stoffer slipper ut i luften under matlaging eller rengjøring; og, avhengig av miljøet, kommer også forurensende stoffer utenfra inn i rommet. Ozon (O3) fra uteluften kan reagere med kjemikalier innendørs, og skape en kompleks kjemisk blanding i boarealet. Siden vi tilbringer opptil 90 prosent av tiden vår innendørs, blir vi utsatt for disse kjemiske forbindelsene over lange perioder.
Jonathan Williams og teamet hans ved Max Planck-instituttet for kjemi bygde videre på studien sin fra 2022, og undersøkte det menneskeskapte oksidasjonsfeltet mer detaljert. På den tiden kunne forskerne demonstrere at menneskelig hud genererer et oksidasjonsfelt av OH-radikaler innendørs, og dermed bidrar til endring av kjemikalier i sitt nærmiljø . I den nå publiserte studien var de spesielt interessert i om det menneskelige oksidasjonsfeltet innendørs endres ved bruk av personlig pleieprodukter.
«Fordi oksidasjonsfeltet påvirker luften i pustesonen vår og nær huden vår, påvirker det også luften vi puster inn og kan til og med påvirke helsen vår. Derfor er det viktig å forstå effekten av personlig pleieprodukter på dette», forklarer gruppeleder Jonathan Williams, og forklarer bakgrunnen for den nye studien.
Max Planck-teamets eksperimentelle arbeid ble støttet av modellberegninger av Manabu Shiraiwa og teamet hans ved University of California (Irvine, USA), samt av gruppen ledet av Donghyun Rim ved Pennsylvania State University.
«Teamet vårt brukte en ny modelleringsmetode for å simulere konsentrasjonen av kjemiske forbindelser nær kroppen innendørs», rapporterer Manabu Shiraiwa. «Vi utviklet en ny kjemisk modell som simulerer reaksjonene av ozon med menneskelig hud og klær, og viser at dette produserer halvflyktige organiske forbindelser.»
«For å simulere endringen i oksidasjonsfeltet rundt testpersonene, brukte vi en tredimensjonal datamodell av væskedynamikk», forklarer Donghyun Rim. «Dette tillot oss å tydelig illustrere effekten av personlig pleieprodukter på de kjemiske prosessene i det umiddelbare kroppsmiljøet.»
Uten personlig pleieprodukter reagerer ozon med oljer og fett på huden vår, spesielt med den umettede fettsyren squalen, som utgjør omtrent ti prosent av talg. Denne naturlige antioksidanten beskytter huden vår og holder den smidig. Denne prosessen frigjør en rekke kjemikalier som inneholder dobbeltbindinger, som videre reagerer med ozon i luften og produserer betydelige mengder OH-radikaler.
I den nye studien undersøkte forskerteamet først hvordan påføring av bodylotion påvirket de kjemiske prosessene rundt testpersonene. Deretter testet de hvordan det å pudre huden med parfyme endret den kjemiske sammensetningen av inneluften. I begge tilfeller fant de at OH-konsentrasjonen rundt testpersonene minket sammenlignet med situasjonen uten parfyme eller krem.
Når det gjelder parfyme, forklarer forskere reduksjonen av hydroksylradikaler med etanol, hovedkomponenten i parfyme. Denne reagerer med OH og forbruker det, siden etanol ikke produserer mer OH under reaksjonen med ozon.
«Når det gjelder bodylotion, kan vi forklare nedgangen i OH-radikaler på to måter: For det første reagerer kremingrediensen fenoksyetanol, som brukes som konserveringsmiddel i kosmetikk, med OH, men produserer ikke nye OH-radikaler når den reagerer med ozon. Dette kan sammenlignes med etanolen i parfyme. Den andre forklaringen er at bodylotionen forhindrer ozon i å reagere med squalen på huden vår, og dermed fungerer som en fysisk barriere», forklarer atmosfærisk kjemiker Jonathan Williams.
«Til direkte sammenligning påvirker dufter OH-reaktivitet og dens konsentrasjon over en kortere periode. Bodylotion hadde derimot en mer varig effekt», legger Nora Zannoni til. Hun er hovedforfatter av studien, som nå er publisert i tidsskriftet Science Advances. Hun jobber for tiden i Italia ved Institute of Atmospheric and Climate Sciences i Bologna.
«Når vi kjøper en ny sofa, testes den for skadelige stoffer før den selges. Men mens vi sitter i sofaen, endrer oksidasjonsfeltet vårt sofaens lukt. Dette skaper nye kjemiske forbindelser i umiddelbar nærhet av luftveiene våre, hvis egenskaper er stort sett ukjente og uutforskede. Interessant nok vet vi nå også at både bodylotion og parfymer demper denne effekten», oppsummerer Jonathan Williams.
Disse resultatene er en del av ICHEAR (Indoor Chemical Human Emissions and Reactivity Project), som involverte en internasjonal gruppe forskere fra Danmark (DTU), USA (Rutgers University), Sveits (ESPL) og Tyskland (MPI). Modelleringen var en del av MOCCIE-prosjektet ved University of California, Irvine og State University of Pennsylvania. Begge prosjektene ble finansiert av tilskudd fra Sloan Foundation.
Bakgrunnsinformasjon om oksidasjonsfeltet
Mennesker genererer kontinuerlig OH-radikaler i luften rundt seg. OH-radikaler er imidlertid svært reaktive og oksiderer andre luftbårne kjemikalier i løpet av sekunder. Den raske produksjonen og tapet av OH når et likevektspunkt, noe som skaper et område med høyere OH-innhold i umiddelbar nærhet av kroppen, kjent som "oksidasjonsfeltet". Alle forbindelser som kan reagere med OH kan enkelt oppsummeres som "total reaktivitet". Dette begrepet refererer til den totale tapsraten for OH-radikaler forårsaket av alle kjemikalier i luften.
Eksperimentene ble utført i 2021 ved Danmarks Tekniske Universitet (DTU) i København. Fire testpersoner oppholdt seg i et spesielt klimakammer under standardiserte forhold. Ozon ble tilsatt luftstrømmen i kammeret på et nivå som ikke er skadelig for mennesker, men som tilsvarer det høyere området for innendørs ozonnivåer. OH-konsentrasjonen ble bestemt indirekte ved å beregne de individuelle OH-kildene og den totale tapsraten for hydroksylradikalene.
Til slutt, ved å kombinere luftmålinger i kammeret med modellsimuleringer, beregnet forskerne hvordan lotion og parfyme påvirker oksidasjonsfeltet generert av mennesker.
opprinnelige utgivelsen
Personlig pleieprodukter forstyrrer det menneskelige oksidasjonsfeltet: Nora Zannoni, Pascale SJ Lakey, Youngbo Won, Manabu Shiraiwa, Donghyun Rim, Charles J. Weschler, Nijing Wang, Tatjana Arnoldi-Meadows, Lisa Ernle, Anywhere Tsokankunku, Gabriel Bekö, Pawel Wargocki, Jonathan Williams Wargocki; Vitenskapens fremskritt
Doi: 10.1126/sciadv.ads7908
Les også
AR-basert app visualiserer luftforurensning for alle | Pugnalom
Trær gjør byer mer klimarobuste og folk lykkeligere | Pugnalom
