Una collaborazione di ricerca guidata dalla Penn State si è prefissata di migliorare la comprensione delle concentrazioni di ozono negli ambienti interni modellando il modo in cui l'inquinante interagisce con le comuni superfici interne.

L'ozono troposferico, l'inquinante presente nello smog che influisce negativamente sulla salute respiratoria e circolatoria, non si limita all'esterno. L'Agenzia per la protezione dell'ambiente segnala che le concentrazioni di ozono negli interni possono raggiungere l'80% dei livelli all'aperto, ma è difficile determinare quanto siano cattivi i livelli interni.

I modelli esistenti che prevedono come l'ozono si trasferisce dall'aria alle superfici interne vengono applicati principalmente per superfici lisce ideali. Le informazioni su questa dinamica per le superfici interne irregolari, come la moquette, sono limitate. Donghyun Rim, professore associato di ingegneria architettonica, e il suo team hanno sviluppato una nuova struttura di modellazione per studiare il trasferimento di ozono sulla base di superfici interne realistiche e condizioni del flusso d'aria. Il loro approccio è stato pubblicato in Scienze e tecnologie ambientali .

L'ozono viaggia all'interno e si deposita su tappeti, pareti, tappezzeria e altre superfici. L'ozono trasportato avvia reazioni di ossidazione su queste superfici, alterando la composizione chimica dell'aria interna ed esponendo l'uomo alle tossine dell'aria. Quando le maggiori concentrazioni di aldeidi e altri sottoprodotti di reazioni nocive vengono inalate, possono causare diversi problemi di salute avversi e irritazioni sensoriali.

La velocità con cui l'ozono viaggia dall'aria della stanza alle superfici interne può influire sulle reazioni che avviano. Questa velocità è regolata principalmente dalle condizioni del flusso d'aria e dalla diffusione dell'ozono all'interno dello strato limite della superficie o nel punto in cui la superficie tocca l'aria della stanza.

Utilizzando la scansione microscopica delle superfici effettive e simulando la dinamica dei fluidi del trasferimento di ozono, il team ha studiato in che modo la topografia della superficie interna varia, come la moquette e le pareti strutturate, influenzi il modo in cui l'ozono si trasferisce dall'aria.

"Negli ambienti interni, poche superfici sono idealmente lisce", ha affermato Rim, che è anche affiliato al Penn State Institute for Computational and Data Sciences. "Le superfici ruvide interne forniscono più siti disponibili per la reazione inquinante. Una migliore comprensione dei meccanismi alla base delle interazioni dell'ozono con le comuni superfici interne può migliorare la nostra previsione dell'esposizione umana all'ozono e ai prodotti di ossidazione".

Il team ha scoperto che la topografia della superficie interna modula potenzialmente le caratteristiche del flusso d'aria, influenzando le dimensioni dello strato limite di ozono vicino alla superficie e, di conseguenza, la quantità di ozono trasferita alla superficie. Una superficie del tappeto con rugosità irregolare potrebbe contribuire a uno strato limite molto più spesso, fino al 140% più grande, rispetto a una superficie liscia nelle stesse condizioni di velocità dell'aria, ha affermato Rim.

"Questa scoperta può aiutarci a comprendere meglio le interazioni inquinante interno-superficie a seconda della topologia della superficie effettiva, dato che uno strato limite più spesso si traduce in scale temporali e spaziali più grandi per il trasporto fisico e la reazione chimica degli inquinanti", ha affermato Rim.

Tuttavia, secondo Rim, la superficie intrinsecamente più elevata delle superfici interne strutturate, come i tappeti, non significa necessariamente che l'ozono si depositerà nel numero maggiore di siti per reagire e formare più inquinanti.

"Il nostro studio rivela che l'effettiva superficie disponibile per la reazione inquinante varia con la velocità dell'aria e la miscelazione turbolenta all'interno dello strato limite superficiale tra la superficie e il resto dell'aria", ha affermato Rim.

I ricercatori hanno affermato che la loro metodologia potrebbe essere applicata per studiare ulteriormente la relazione tra la velocità dell'aria interna e il trasferimento di ozono per altre superfici interne, nonché per analizzare come il gradiente di temperatura tra la superficie e l'aria possa influenzare il trasferimento di sostanze inquinanti alle superfici. Hanno notato che il loro modello potrebbe essere ulteriormente esteso incorporando la probabilità di reazione superficiale per esaminare come i risultati variano con tipi ed età di superficie distinti, nonché con diverse specie inquinanti. + Esplora ulteriormente

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