После уборки пахнет «чистотой». Но этот запах может загрязнять воздух

Ароматы лимона, сосны и лаванды реагируют с озоном и за минуты создают миллиарды ультрамелких частиц

Запах лимона, сосны или лаванды после уборки кажется почти доказательством того, что дома стало чище. С химической точки зрения всё наоборот: если мы чувствуем запах, значит, в воздухе присутствуют летучие молекулы.

И некоторые из них продолжают реагировать уже после того, как средство оказалось на полу или столешнице.

Исследователи Purdue University обнаружили, что во время обычной уборки такие реакции могут за считанные минуты создавать миллиарды и даже триллионы новых частиц. Большинство из них настолько малы, что многие бытовые датчики качества воздуха их просто не замечают.

Что происходило в доме, превращённом в лабораторию

Исследователи изучали не абстрактную химическую реакцию в пробирке. Для экспериментов Purdue использует специальный полностью оборудованный жилой дом — так называемый компактный дом-лабораторию (tiny house lab).

В нём есть кухня, ванная, деревянные полы и обычные поверхности. Одновременно помещение заполнено приборами, способными в реальном времени измерять состав газов и мельчайших частиц в воздухе.

Учёные воспроизводили совершенно привычные действия: мыли пол, распыляли средство на столешницу, протирали поверхности, использовали обычные ароматизированные продукты, а также средства с компонентами растительного происхождения.

И практически сразу начиналась химия.

Почему запах чистоты превращается в новые частицы

Многие ароматизированные средства содержат терпены — летучие органические соединения, которые создают знакомые растительные запахи.

Лимонен ассоциируется с цитрусовым ароматом, пинен — с сосновым. В средствах также встречаются линалоол, связанный с запахом лаванды, и тимол — компонент, присутствующий, например, в тимьяне.

Терпены сами по себе вовсе не являются изобретением бытовой химии. Растения постоянно выделяют их в окружающую среду.

Но помещение принципиально отличается от леса.

После распыления или нанесения ароматизированного средства концентрация некоторых терпенов в комнатном воздухе может резко увеличиваться. В экспериментах исследовательской группы их уровни достигали значений в десятки и сотни раз выше характерных для лесного воздуха.

А в помещении присутствует ещё один участник реакции — озон.

Он может проникать с наружным воздухом, а некоторые устройства способны дополнительно способствовать его образованию. Когда озон встречается с реакционноспособными терпенами, начинается цепочка превращений.

Возникают новые, менее летучие молекулы. Они объединяются в крошечные кластеры, к которым присоединяются другие продукты реакции. Так буквально из молекул газа начинают формироваться частицы.

Проще говоря, чистящее средство не обязательно выбрасывает в воздух уже готовую «пыль». Часть загрязнения создаётся непосредственно в комнате в результате химических реакций.

Миллиарды частиц, которых не видно

Размер большинства образовавшихся частиц составлял примерно 1–30 нанометров.

Для сравнения: нанометр — одна миллиардная часть метра.

Именно поэтому воздух визуально остаётся совершенно прозрачным. Нет дыма, тумана или заметной пыли. Более того, многие домашние мониторы качества воздуха ориентированы на значительно более крупные частицы и могут просто не зарегистрировать этот процесс.

Но приборы исследователей увидели резкий рост количества частиц.

В зависимости от используемого продукта такие обычные действия, как мытьё пола, распыление средства или протирание поверхности, приводили к образованию миллиардов или триллионов частиц.

Особенно примечательной оказалась скорость процесса: интенсивное образование и рост частиц происходили в течение нескольких минут.

То есть реакция не начинается когда-нибудь потом. Значительная её часть успевает произойти ещё до того, как человек закончит уборку.

Вот где меняется представление о «чистом воздухе»

Самый интересный результат касается не самого факта существования частиц, а возможной ингаляционной нагрузки.

Исследовательская группа рассчитала, сколько таких частиц может попасть в дыхательные пути. По количеству вдыхаемых частиц воздействие во время использования ароматизированных продуктов оказалось сопоставимым с воздействием некоторых мощных источников аэрозоля и в отдельных условиях могло достигать или превышать нагрузку, характерную для нахождения возле оживлённой дороги.

Но здесь проходит принципиально важная граница интерпретации.

Химический состав частиц различается. Исследователи сравнивали прежде всего респираторную дозу — количество частиц, способных попасть в дыхательную систему, — а не доказанную вероятность конкретного заболевания.

Именно это различие не позволяет превратить интересный результат исследования в утверждение «чистящие средства вреднее автомобилей».

Почему размер частиц имеет значение для лёгких

Частицы размером в несколько нанометров ведут себя не так, как обычная видимая пыль.

Из-за своего чрезвычайно малого размера они способны проникать в разные отделы дыхательной системы, включая глубокие области лёгких. По мере химических реакций, конденсации молекул и столкновения друг с другом часть первоначальных нанокластеров также растёт.

Исследователи рассматривают такую ингаляционную нагрузку как потенциально значимую для здоровья дыхательной системы. Ультрамелкие частицы могут способствовать раздражению и воспалительным реакциям, а некоторые способны проникать через лёгочный барьер дальше в организм.

Однако нынешние эксперименты прежде всего описывают образование частиц и потенциальную экспозицию. Они не доказывают, что обычная уборка у конкретного человека обязательно приведёт к заболеванию.

Для ответа на этот вопрос нужны исследования, связывающие конкретный химический состав, дозу, продолжительность воздействия и реальные клинические последствия.

«Натуральный» аромат не отменяет химию

Здесь исследование разрушает ещё одну распространённую интуицию.

Можно предположить, что проблема касается прежде всего «химических» чистящих средств, тогда как продукты на основе эфирных масел должны вести себя иначе.

Но атмосферная химия не различает маркетинговые категории.

Если средство растительного происхождения выделяет лимонен, пинен, тимол или другие реакционноспособные вещества, эти молекулы сохраняют свои химические свойства. «Натуральный» лимонен реагирует с озоном не потому, что продукт хороший или плохой, а потому, что так устроена его молекула.

Более ранняя работа группы Purdue с растительными дезинфицирующими средствами на основе тимола уже показывала образование вторичных органических аэрозолей и быстрое появление новых частиц при взаимодействии выделяемых соединений с озоном.

Поэтому надпись «растительное» (botanical) или упоминание эфирных масел само по себе ничего не говорит о том, какие реакции произойдут после распыления продукта в закрытой комнате.

Некоторые системы обеззараживания могут усилить реакцию

Исследователи обнаружили ещё один неожиданный сценарий.

В экспериментах одновременно использовались ароматизированные средства для поверхностей и некоторые бактерицидные системы дальнего ультрафиолета (far-UV-C). Такие устройства предназначены для обеззараживания воздуха, однако определённые системы могут способствовать образованию озона.

В экспериментальном доме его концентрация достигала примерно 20–40 частей на миллиард.

Больше озона плюс высокая концентрация терпенов означает больше возможностей для реакции. В результате образование новых частиц становилось интенсивнее.

Практический смысл здесь довольно узкий, но важный: не стоит автоматически считать, что одновременное использование нескольких технологий «очистки» обязательно сделает воздух чище. Их химические эффекты могут взаимодействовать.

Как уменьшить загрязнение воздуха во время уборки

Авторы подчёркивают, что их задача — не убедить людей отказаться от уборки. Удаление загрязнений и микроорганизмов с поверхностей остаётся полезным.

Речь идёт о снижении ненужной ингаляционной нагрузки.

Исследователи предлагают несколько простых мер:

• выбирать средства без запаха или с минимальным количеством ароматизаторов;
• не использовать одновременно несколько сильно ароматизированных продуктов;
• включать вытяжную вентиляцию;
• при подходящих наружных условиях проветривать помещение;
• не сочетать ароматизированную уборку с устройствами, способными генерировать озон.

Особенно показателен первый пункт. Если цель — чистая поверхность, сильный аромат после уборки не является доказательством того, что средство выполнило эту задачу лучше.

Чистый воздух вообще не обязан пахнуть «чистотой»

Мы привыкли оценивать воздух органами чувств. Запах дыма предупреждает об опасности, запах еды сообщает о приготовлении пищи, а цитрусовый или хвойный аромат десятилетиями использовался производителями как сенсорный сигнал чистоты.

Но запах и чистота — разные характеристики.

Запах означает, что летучие молекулы достигли наших обонятельных рецепторов. А исследование Purdue показывает следующий, менее очевидный этап: эти молекулы способны продолжать химическую жизнь в воздухе помещения и превращаться в вещества, которых первоначально во флаконе вообще не было.

Именно поэтому после идеально проведённой уборки воздух может выглядеть прозрачным, приятно пахнуть — и одновременно содержать огромное количество только что сформировавшихся ультрамелких частиц.