El cuerpo humano ayuda a limpiar el ambiente en interiores
Reacciona con el ozono para generar los mismos detergentes naturales de la atmósfera
Modelado por computadora de la reactividad de OH (izquierda) y de la concentración de OH (derecha) alrededor de los cuerpos humanos mientras las personas se sientan alrededor de una mesa. / Universidad de California en Irvine
MPIC/T21
Maguncia 04 ENE
Los humanos generamos un campo de oxidación que cambia la química del aire que nos rodea. Se genera por la reacción del ozono con los aceites y grasas de nuestra piel. Ayuda a limpiar el ambiente, pero también puede representar una amenaza para la salud.
Las personas suelen pasar el 90 por ciento de sus vidas en interiores, en casa, en el trabajo o en el transporte. Dentro de estos espacios cerrados, los ocupantes están expuestos a una multitud de productos químicos de diversas fuentes.
Esos productor químicos incluyen los contaminantes del exterior que penetran en el interior, las emisiones gaseosas de los materiales y muebles de construcción y los productos de nuestras propias actividades, como cocinar y limpiar.
Además, somos potentes fuentes móviles de emisión de sustancias químicas que ingresan al aire interior a través de nuestro aliento y nuestra piel.
Pero, ¿cómo vuelven a desaparecer los productos químicos? En el ambiente exterior, esto ocurre en cierta medida de forma natural por sí solo, cuando llueve y por oxidación química.
Limpieza química
Los radicales hidroxilo (OH) son en gran parte responsables de esta limpieza química. Estas moléculas muy reactivas también se denominan detergentes de la atmósfera y se forman principalmente cuando la luz ultravioleta del sol interactúa con el ozono y el vapor de agua.
En el interior, por otro lado, el aire está, por supuesto, mucho menos afectado por la luz solar directa y la lluvia. Dado que los rayos UV son filtrados en gran medida por las ventanas de vidrio, generalmente se supone que la concentración de radicales OH es sustancialmente más baja en interiores que en exteriores y que el ozono, que se filtra desde el exterior, es el principal oxidante de los contaminantes químicos del aire en interiores.
Sin embargo, ahora se ha descubierto que se pueden generar altos niveles de radicales OH en interiores, simplemente debido a la presencia de personas y ozono. Así lo ha demostrado un equipo dirigido por el Instituto Max Planck de Química en cooperación con investigadores de EE. UU. y Dinamarca.
"El descubrimiento de que los humanos no solo somos una fuente de químicos reactivos, sino que también somos capaces de transformar estos químicos nosotros mismos fue muy sorprendente para nosotros", dice Nora Zannoni, primera autora del estudio publicado en la revista de investigación Science.
"La fuerza y la forma del campo de oxidación están determinadas por la cantidad de ozono presente, dónde se infiltra y cómo se configura la ventilación del espacio interior", añade. Los niveles que encontraron los científicos eran incluso comparables a los niveles de concentración de OH en el exterior durante el día.
A partir de la piel
El campo de oxidación se genera por la reacción del ozono con los aceites y grasas de nuestra piel, especialmente el triterpeno escualeno insaturado, que constituye aproximadamente el 10 por ciento de los lípidos de la piel que protegen nuestra piel y la mantienen flexible.
Esa reacción libera una gran cantidad de sustancias químicas en fase gaseosa que contienen dobles enlaces: reaccionan aún más en el aire con el ozono para generar niveles sustanciales de radicales OH.
Estos productos de degradación de escualeno se caracterizaron y cuantificaron individualmente mediante espectrometría de masas, con reacción de transferencia de protones y sistemas de cromatografía de gases rápidos-espectrometría de masas. Además, la reactividad total de OH se determinó en paralelo, lo que permitió cuantificar empíricamente los niveles de OH.
Los experimentos se realizaron en la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU) en Copenhague. Cuatro sujetos de prueba permanecieron en una cámara especial de clima controlado bajo condiciones estandarizadas.
No visible, pero medible: se genera un campo de oxidación alrededor de cada persona en la cámara climática de acero inoxidable de la Universidad Técnica de Dinamarca. / Mikal Schlosser, Universidad Técnica de Dinamarca.
Metodología
Se agregó ozono al flujo de entrada de aire de la cámara en una cantidad que no era dañina para los humanos, pero que representaba los niveles más altos frecuentes en interiores. El equipo determinó los valores de OH antes y durante la estancia de los voluntarios con y sin presencia de ozono.
Para comprender cómo se veía el campo de OH generado por humanos en el espacio y el tiempo durante los experimentos, los resultados de un modelo cinético químico multifásico detallado de la Universidad de California, Irvine, se combinaron con un modelo de dinámica de fluidos computacional de la Universidad Estatal de Pensilvania, ambos con sede en EE. UU.
Después de validar los modelos con los resultados experimentales, el equipo de modelado examinó cómo variaba el campo de OH generado por humanos en diferentes condiciones de ventilación y ozono, más allá de las probadas en el laboratorio. A partir de los resultados quedó claro que los radicales OH estaban presentes, abundantes y formando fuertes gradientes espaciales.
"Necesitamos repensar la química interior en espacios ocupados porque el campo de oxidación que creamos transformará muchos de los químicos en nuestra vecindad inmediata. El OH puede oxidar muchas más especies que el ozono, creando una multitud de productos directamente en nuestra zona de respiración con una cantidad aún desconocida de impactos sobre la salud", destacan los investigadores.
Implicaciones sobre la salud
“Este campo de oxidación también afectará las señales químicas que emitimos y recibimos", dice el líder del proyecto, Jonathan Williams, "y posiblemente ayude a explicar el hallazgo reciente de que nuestro sentido del olfato es generalmente más sensible a las moléculas que reaccionan más rápido con OH.”
El nuevo hallazgo también tiene implicaciones para nuestra salud: actualmente, las emisiones químicas de muchos materiales y muebles se están probando de forma aislada antes de aprobar su venta.
Sin embargo, sería recomendable realizar pruebas también en presencia de personas y ozono, dice el químico atmosférico Williams.
Esto se debe a que los procesos de oxidación pueden dar lugar a la generación de irritantes respiratorios como el 4-oxopentanal (4-OPA) y otras especies oxigenadas generadas por radicales OH, y pequeñas partículas en las inmediaciones de las vías respiratorias. Estos pueden tener efectos adversos, especialmente en los niños y los enfermos.
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Referencia
The human oxidation field. NORA ZANNONI et. SCIENCE, 1 Sep 2022; Vol 377, Issue 6610, pp. 1071-1077. DOI:10.1126/science.abn0340
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Fuente:
