Kemi i inomhusluft: När luftföroreningar utifrån och inifrån möts Sarka Langer IVL Svenska Miljöinstitutet AB Aschebergsgatan 44 Box 53021 400 14 Göteborg
Kemiska reaktioner i inomhusluft? = sant Atmosfärkemi studerar omvandling av ämnen i luft utomhusluft 50 år av forskning - marknära ozon, fotokemiska oxidanter, "blue haze" inomhusluft 20 år av forskning Samma principer som för utomhusluft kinetik, reaktionsmekanismer Reaktioner initierade av OH radikaler, NO 3 radikaler och ozon O 3 Inne - andra förutsättningar än ute: inget (lite) solljus mindre OH radikal högre/mycket högre koncentrationer av flyktiga organiska ämnen ozon, NO 2 jämförbara I/O tiden för kemiska reaktionerna given av ventilationshastigheten
Exempel egen froskning Partiklar från terpen-ozon reaktioner Peroxyacetylnitrat (PAN) litteratur "stealth compounds"
Partiklar från terpen-ozon reaktioner tillräckligt snabba halterna tillräckligt höga a-pinen b-pinen 3-Karen Limonen 86.6 15 37 210 k terpene+ozone = number x 10-18 cm 3 molecule -1 s -1 terpener: 1 flera 10 ppb från trä, träbaserade material, rengöringsmedel, växter ozon: kommer från utomhusluft med ventilation, halter > 50 ppb inte ovanliga
Partiklar från terpen-ozon reaktioner O 3 addition till C=C dubbelbindning Criegee biradikaler stabilisation SOA = Secondary Organic Aerosol Vad bildas? syreinnehållande derivater /varianter av originalämnen antigen gasformiga eller som partiklar - beroende på ångtryck...och OH. radikaler
Partiklar från terpen-ozon reaktioner Kemiska reaktioner i inomhusluft exempel från en riktig innemiljö Framtidens trähus Mätningar av kemiska ämnen och partiklar i inomhusluft i huset i Växjö (Hyresbostäder i Växjö) 1 vecka i oktober 2009 Ozon, NO 2, VOC formaldehyd och acetaldehyd PAN Partiklar 15 nm 20 µm kvarteret Portvakten i Växjö
Ozone (ppb) dn/dlogdp (# cm -3 nm -1 ) Partiklar från terpen-ozon reaktioner Partiklar: koncentration och storleksfördelning 250 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 70 60 50 Ozon + partiklar ozone particles 28 000 24 000 20 000 Particle size (nm) 100 75 50 40 30 20 16 000 12 000 8 000 25 10 4 000 0 0 2009-10-20 2009-10-22 2009-10-24 9:00:00 11:00:00 13:00:00 15:00:00 17:00:00 19:00:00 21:00:00 23:00:00 Time of Thursday 2009-10-22 Terpener 10 ppb
Bildning av peroxyacetylnitrat PAN CH 3 CHO + OH. CH 3 C(O). + H 2 O CH 3 C(O). + O 2 CH 3 C(O)O 2. CH 3 C(O)O 2. + NO2 CH 3 C(O)O 2 NO 2 Acetyl radikal Acetylperoxy radikal PAN: peroxy acetyl nitrat irriterande, luktar "tvätten ute på på en linan" terpener + ozon OH. acetaldehyd, OH radikal, O 2 och NO 2 PAN i mätbara halter i realtid från litteraturen: PAN over the Atlantic and the smell of clean linen J.E.Lovelock, S.A.Penkett Nature 1974, 249, 434
Peroxyacetylnitrat (PAN) PAN bildas i inomhusluft Office for Environmental Health Hazard Assessment (OEHHA, 2000): Health Protective Concentration 1.8 ppb as a 1-hour-average 0.6 ppb as annual average. 80 2.0 70 Andra inomhusmätningar: Ozone concentration (ppb) 60 50 40 30 20 1.5 1.0 0.5 PAN concentration (ppb) Jakobi G, Fabian P, 1997. Indoor/outdoor concentrations of ozone and peroxyacetyl nitrate (PAN). Int J Biometeorol 40, 162-165. max 0.6 ppb De Santis F, Montagnoli M, Pasella D, Allegrini I, 1999. Measurement and model predictions of photochemical pollutants in the Uffizi gallery, Florence. Annali di Chimica 89 679-688. 0.3 1.7 ppb 10 0 0.0 2009-10-19 2009-10-20 2009-10-21 2009-10-22 2009-10-23 2009-10-24 Modellering: Carslaw N, 2007. A new detailed chemical model for indoor air pollution. Atmos Environ 41, 1164-1179. 1-3 ppb av PAN-ämnen
Stealth compounds stealth: svårmätta, svåra att analysera med "vanliga" analysmetoder Reactions of ozone with human skin lipids: Sources of carbonyl, dicarbonyls, and hydroxycarbonyls in indoor air. A. Wisthaler, C.J. Weschler. PNAS 2010, 107, 6568-6575. squalene + O 3 6-methyl-5-hepten-2-onel 4-oxopentanal och ett större antal andra syreinnehållande ämnen... PTR-MS on-line mätning
Ozon ppb Preliminära resultat egen forskning ozon 4-OPA 6-MBO 50 5 40 30 20 10 4 3 2 1 4-OPA + 6-MBO µg/m 3 0 0 4-19-2010 0:00 4-19-2010 6:00 4-19-2010 12:00 4-19-2010 18:00 4-20-2010 0:00
Tack för uppmärksamheten! ett exempel på ren luft...