Как работают очистители воздуха в помещении

Сравнение четырех очистителей на основе окисления показывает, что эти устройства производят собственные загрязнители и различаются по эффективности.

Согласно новому исследованию, проведенному учеными Массачусетского технологического института, бытовые воздухоочистители, которые обещают снизить уровень содержания летучих органических соединений (ЛОС) в помещениях с помощью химического окисления, сами могут быть источником ЛОС.

Более того, как выяснили профессор гражданской и экологической инженерии и химической инженерии Джесси Кролл и его коллеги, эффективность удаления летучих органических соединений значительно различалась среди четырех продуктов, изученных в ходе исследования.

Химические реакции, которые должны были удалить летучие органические соединения, играли второстепенную роль в работе очистителей, при этом физическое удаление загрязняющих веществ через абсорбенты или фильтры очистителя выполняло большую часть работы.

В некоторых случаях химические реакции приводили к образованию побочных продуктов, таких как формальдегид, которые увеличивали общий уровень загрязнителя.

«Эта работа показывает, что по крайней мере для некоторых портативных воздухоочистителей потребительского уровня, которые утверждают, что удаляют летучие органические соединения из воздуха в помещении, удаление летучих органических соединений может быть минимальным, а подаваемый воздух может содержать дополнительные летучие органические соединения и / или побочные продукты окисления, некоторые из которых являются известно, что они вредны для здоровья человека», — пишут исследователи в журнале Environmental Science and Technology Letters.

Популярность воздухоочистителей в помещениях резко возросла в прошлом году, поскольку большинство очистителей рекламируют их способность удалять частицы, в том числе содержащие выдыхаемые вирусы, такие как SARS-CoV-2. Исследователи Массачусетского технологического института не проверяли, насколько хорошо чистящие средства удаляют любые частицы из воздуха в помещении.

«Во время пандемии воздухоочистители стали похожи на грибы после дождливых дней, и, к сожалению, некоторые из этих воздухоочистителей могут вводить в воздух в помещении химические вещества, которые вызывают большее беспокойство, чем химические вещества, которые они могут удалить», — говорит Чарльз Вешлер, эксперт по загрязнению помещений в Университете Рутгерса и Техническом университете Дании, который не был автором исследования Массачусетского технологического института. «Статья Джесси Кролла и его сотрудников — прекрасная демонстрация этого факта. Он тщательно продуман, а результаты четко и продуманно представлены».

Тестирование продуктов

Летучие органические соединения выделяются тысячами предметов домашнего обихода, включая краски, растворители, клеи, моющие средства, пестициды, а также различные виды приготовления пищи и уборки. Они являются значительным источником загрязнения воздуха в помещениях, а повторное воздействие некоторых ЛОС может вызвать долгосрочные проблемы со здоровьем, такие как рак или повреждение легких, печени или почек.

Большинство воздухоочистителей потребительского класса содержат фильтры или сорбирующие материалы, которые могут физически улавливать ЛОС, но некоторые продукты также предлагают химические методы уничтожения ЛОС, такие как фотокаталитическое окисление или ионизация с использованием ультрафиолетового света, плазменная технология или фильтры на основе диоксида углерода и титана.

«Окисление ЛОС — это то, что приводит к появлению в нашей атмосфере множества важных загрязнителей, таких как приземный озон или вторичные мелкие твердые частицы», — объясняет Кролл. «Итак, в сообществе химиков атмосферы есть опасения, что, возможно, некоторые из этих очистителей, которые утверждают, что они окисляют ЛОС, на самом деле создают эти вредные побочные продукты».

Исследователи отмечают, что эти продукты не регулируются, и данных об их степени удаления ЛОС мало. Кролл и его коллеги измеряют продукты окисления, которые естественным образом образуются в наружном воздухе, «поэтому мы хотели применить ту же технологию для внутренних помещений, поскольку у нас есть возможности», — говорит он.

Ученые купили четыре воздухоочистителя потребительского класса по цене от 65 до 400 долларов, рекламирующих различные технологии физической и химической очистки. Они поместили эти очистители в камеру с контролируемым воздухом, чтобы наблюдать скорость, с которой они очищают воздух от повышенных концентраций двух ЛОС, введенных в камеру. ЛОС включали относительно инертный толуол ЛОС (часто связанный с запахом разбавителей для краски) и более реактивный, называемый лимоненом, который придает некоторым чистящим средствам их цитрусовый запах.

«Огромный диапазон» эффективности

Только два очистителя удалили оба ЛОС после 60–90 минут работы внутри камеры, в то время как другие удалили только лимонен. Исследовательская группа обнаружила, что скорость, с которой машины очищают воздух от летучих органических соединений, существенно различается. «Существовал огромный диапазон эффективности, при этом некоторые чистящие средства вообще не могли удалить толуол», — отмечает Кролл.

Дальнейшие эксперименты подтвердили, что в двух очистителях, которые лучше всего удаляли ЛОС, именно физические фильтры или сорбирующие фильтры выполняли основную часть успешного удаления, а окисление играло небольшую или незначительную роль.

• Работая внутри камер, уборщики сами производили дополнительные летучие органические соединения двумя способами. Исследователи обнаружили сотни соединений, в том числе формальдегид и ацетон, которые выделяются при медленной «дегазации» устройств.
• «Наверное, нам не стоило так удивляться, — говорит Кролл. «Потому что со всей бытовой электроникой вы достаете их из коробки, отрываете пластик, а потом появляется запах, который исходит от выделения летучих органических соединений».
• В случаях, когда окисление очистителем действительно приводило к разложению введенных ЛОС, в процессе также образовывались сотни побочных продуктов, включая формальдегид и другие частично окисляющие ЛОС.

Он добавил, что, чтобы лучше понять, в какой степени выбросы от очистителей приведут к ухудшению качества воздуха или проблемам со здоровьем, «действительно нужно было бы поместить это в более крупную модель воздуха в помещении … объем, воздушный поток и все источники ЛОС».

Кролл отмечает, что со временем пассивное производство ЛОС очистителями, вероятно, уменьшится. Побочные продукты, создаваемые работающими машинами, вызывают большее беспокойство, поскольку они, вероятно, будут продолжать образовываться в течение всего срока службы очистителей. «Но, к счастью, из-за того, что некоторые очистители не окисляют летучие органические соединения, как рекламируется, они не образуют так много побочных продуктов. К сожалению, это также означает, что они просто не работают так хорошо», — говорит он.

Для потребителей, которые ищут способ удалить летучие органические соединения в своих домах и офисах, добавляет Кролл, «очистка воздуха с использованием фильтров с активированным углем, проверенная технология, не основанная на химических реакциях, по-прежнему остается подходящим вариантом».

Источник

Метки: Загрязнения