Une collaboration de recherche dirigée par l'État de Penn a entrepris d'améliorer la compréhension des concentrations d'ozone à l'intérieur en modélisant la façon dont le polluant interagit avec les surfaces intérieures courantes.

L'ozone troposphérique, le polluant du smog qui nuit à la santé respiratoire et circulatoire, ne se limite pas à l'extérieur. L'Environmental Protection Agency rapporte que les concentrations d'ozone à l'intérieur peuvent atteindre 80 % des niveaux à l'extérieur, mais il est difficile de déterminer à quel point les niveaux à l'intérieur sont mauvais.

Les modèles existants qui prédisent comment l'ozone se transfère de l'air aux surfaces intérieures sont principalement appliqués pour des surfaces lisses idéales. Les informations sur cette dynamique pour les surfaces intérieures irrégulières, comme la moquette, sont limitées. Donghyun Rim, professeur agrégé d'ingénierie architecturale, et son équipe ont développé un nouveau cadre de modélisation pour étudier le transfert d'ozone sur la base de surfaces intérieures réalistes et de conditions de circulation d'air. Leur approche a été publiée dans Environmental Science and Technology .

L'ozone se déplace à l'intérieur et se dépose sur les tapis, les murs, les tissus d'ameublement et d'autres surfaces. L'ozone transporté initie des réactions d'oxydation sur ces surfaces, modifiant la composition chimique de l'air intérieur et exposant les humains aux toxines de l'air. Lorsque les concentrations accrues d'aldéhydes et d'autres sous-produits de réaction nocifs sont inhalés, ils peuvent causer plusieurs problèmes de santé indésirables et des irritations sensorielles.

La vitesse à laquelle l'ozone se déplace de l'air de la pièce vers les surfaces intérieures peut avoir un impact sur les réactions qu'ils initient. Ce taux est principalement régi par les conditions de circulation d'air et la diffusion d'ozone dans la couche limite de la surface, ou là où la surface touche l'air de la pièce.

En utilisant le balayage microscopique des surfaces réelles et en simulant la dynamique des fluides du transfert d'ozone, l'équipe a étudié comment la variation de la topographie des surfaces intérieures, comme la moquette et les murs texturés, influence la façon dont l'ozone se transfère de l'air.

"Dans les environnements intérieurs, peu de surfaces sont idéalement lisses", a déclaré Rim, qui est également affilié au Penn State Institute for Computational and Data Sciences. "Les surfaces rugueuses intérieures offrent plus de sites disponibles pour la réaction des polluants. Une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents aux interactions de l'ozone avec les surfaces intérieures courantes peut améliorer notre prédiction de l'exposition humaine à l'ozone et aux produits d'oxydation."

L'équipe a découvert que la topographie de la surface intérieure module potentiellement les caractéristiques du flux d'air, affectant la taille de la couche limite d'ozone près de la surface et, par conséquent, la quantité d'ozone transférée à la surface. Une surface de tapis avec une rugosité irrégulière pourrait contribuer à une couche limite beaucoup plus épaisse - jusqu'à 140% plus grande - qu'une surface lisse dans les mêmes conditions de vitesse, a déclaré Rim.

"Cette découverte peut nous aider à mieux comprendre les interactions entre les polluants intérieurs et la surface en fonction de la topologie réelle de la surface, étant donné qu'une couche limite plus épaisse entraîne des échelles de temps et d'espace plus grandes pour le transport physique et la réaction chimique des polluants", a déclaré Rim.

Cependant, selon Rim, la surface intrinsèquement plus élevée des surfaces intérieures texturées, telles que les tapis, ne signifie pas nécessairement que l'ozone se déposera dans le nombre accru de sites pour réagir et former plus de polluants.

"Notre étude révèle que la surface effective disponible pour la réaction des polluants varie avec la vitesse de l'air et le mélange turbulent dans la couche limite de surface entre la surface et le reste de l'air", a déclaré Rim.

Les chercheurs ont déclaré que leur méthodologie pourrait être appliquée pour étudier plus avant la relation entre la vitesse de l'air intérieur et le transfert d'ozone pour d'autres surfaces intérieures, ainsi que pour analyser comment le gradient de température entre la surface et l'air peut influencer le transfert de polluants vers les surfaces. Ils ont noté que leur modèle pourrait être encore étendu en incorporant la probabilité de réaction de surface pour examiner comment les résultats varient avec des types et des âges de surface distincts, ainsi qu'avec différentes espèces de polluants. + Explorer plus loin

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