Net toen je dacht dat je naar binnen zou kunnen gaan om veilig te zijn voor de luchtvervuiling die de Salt Lake Valley teistert, toont nieuw onderzoek aan dat verhoogde luchtverontreinigingsgebeurtenissen, zoals schurken uit horrorfilms, zich een weg banen naar binnenruimtes. Het onderzoek, uitgevoerd in samenwerking met de Utah Division of Facilities Construction and Management, is gepubliceerd in Wetenschap van het Total Environment.

In een langlopend onderzoek in een gebouw in de buurt van Salt Lake City ontdekten onderzoekers dat de hoeveelheid luchtvervuiling die binnenshuis komt, afhangt van het type vervuiling buitenshuis. Bosbranden, vuurwerk en inversies in de winter hebben allemaal een verschillende invloed op de binnenlucht, zegt Daniel Mendoza, een onderzoeksassistent-professor bij de afdeling Atmosferische Wetenschappen en gasthoogleraar bij de afdeling City & Metropolitan Planning. De studie is uniek, zegt Mendoza, en combineert een langdurig monitoringproject voor de luchtkwaliteit binnenshuis met gekoppelde buitenmetingen en onderzoeksinstrumenten.

"We weten allemaal van de inversies", zegt Mendoza. “We weten allemaal hoe groot het probleem van bosbranden is. Maar weten we echt wat er gebeurt als we binnen zijn? "

De opzet

Mendoza, die ook benoemingen bekleedt als adjunct-assistent-professor in de Pulmonary Division aan de School of Medicine en als senior wetenschapper aan het NEXUS Institute, en zijn collega's hebben hun luchtbewakingsapparatuur geïnstalleerd in de Unified State Laboratories in Taylorsville, Utah. Ze plaatsten drie sensoren om de concentraties fijnstof in de lucht te meten: één op het dak om de buitenlucht te meten, één in de luchtbehandelingskamer - waar de buitenlucht binnenkomt - en één in een kantoor. Het gebouw maakt gebruik van een 100% filtersysteem voor buitenlucht; dit is niet typerend voor de meeste commerciële gebouwen, die meestal een hoeveelheid gerecirculeerde lucht gebruiken.

De sensoren bleven op hun plaats van april 2018 tot mei 2019, iets meer dan een jaar. In de Salt Lake Valley zijn de luchtkwaliteitsevenementen van een jaar onder meer met vuurwerk beladen vakanties op Independence Day en Pioneer Day (24 juli), rook van bosbranden in het hele Westen die zich nestelen in de komachtige vallei en inversies in de winter waarin de uitstoot van de hele vallei zitten gevangen in een plas koude lucht.

Tijdens dit alles hielden de sensoren van het team de wacht. Temidden van de verwachte gebeurtenissen vond er echter op 17 augustus 2018 een privévuurwerkshow plaats, binnen vijf mijl van het studiegebouw, wat een onverwachte onderzoeksmogelijkheid bood. Daarover later meer.

inversies

Minuut tot minuut metingen van fijnstof in de buiten- en binnenlucht tijdens een inversie in december 2018.

Tijdens een winterinversie-evenement in december, toen de luchtkwaliteitsindex buitenshuis oranje en rode niveaus bereikte, bereikte de binnenluchtkwaliteit gele niveaus en bleef daar totdat de inversie was verdwenen. In totaal waren de vervuilingsniveaus binnen ongeveer 30% van wat ze buiten waren.

Dat is niet verwonderlijk, zegt Mendoza. Tijdens inversies is slechts ongeveer 20% van de luchtverontreiniging de zogenaamde primaire vervuiling - de fijnstof die rechtstreeks uit de verbrandingsuitlaat komt. De rest wordt secundair gevormd doordat gassen chemische reacties ondergaan onder specifieke meteorologische omstandigheden en zich verenigen om vaste deeltjes te vormen. Zodra de lucht binnenkomt, veranderen die weersomstandigheden.

"Dat verandert de chemische omgeving voor deze deeltjes en ze dissociëren in feite", zegt Mendoza. "Dat is wat we vermoeden dat er gebeurt wanneer deze deeltjes het gebouw binnenkomen en daarom observeren we ze niet."

bosbranden

Minuut tot minuut metingen van fijnstof in de buiten- en binnenlucht tijdens een natuurbrandevenement in augustus 2018.

Eind augustus 2018, toen er drie actieve bosbranden in Californië brandden, steeg de luchtvervuiling binnenshuis tot ongeveer 78% van de vervuiling van buitenaf.

"Bijna 48 uur lang", schreven de onderzoekers, "bereikte de luchtkwaliteit binnenshuis niveaus die als problematisch werden beschouwd voor bevolkingsgroepen met een gevaar voor de gezondheid, en bereikte bijna niveaus die als onveilig werden beschouwd voor alle populaties."

Het is echter belangrijk op te merken dat dankzij het luchtbehandelingssysteem van het gebouw de lucht binnen nog steeds veiliger is dan buiten.

De reden voor de hogere infiltratie van fijnstof, zegt Mendoza, is dat rookdeeltjes stabiel zijn en niet afbreken bij verschillende temperatuur- en vochtigheidsomstandigheden.

"We zien die deeltjes dwars door het systeem reizen", zegt Mendoza, "omdat er geen specifieke filtratie is die deze deeltjes blokkeert. Rookdeeltjes kunnen ook kleiner zijn; daarom zijn ze zo gevaarlijk voor ons. "

vuurwerk

Minuut tot minuut metingen van fijnstof in de buiten- en binnenlucht tijdens de Onafhankelijkheidsdag 2018.

Utah heeft twee grote vuurwerkvakanties: 4 juli en 24 juli (Pioneer Day). Maar de onderzoekers zagen toevallig een signaal van een privé-vuurwerkevenement slechts een paar weken voor het natuurbrand-rookevenement, wat de gelegenheid bood om te zien hoe vuurwerkshows, zowel groot als klein, de luchtkwaliteit binnenshuis beïnvloedden.

De rook van vuurwerk bevindt zich ergens tussen inversie-vervuiling en bosbranden. Het bevat zowel primaire rookdeeltjes als de gassen die kunnen worden gecombineerd om secundaire deeltjes te produceren, die afkomstig kunnen zijn van de chemicaliën die worden gebruikt om de heldere kleuren van vuurwerk te produceren.

In de nacht van 4 juli 2018 verslechterde de luchtkwaliteit aanzienlijk toen vuurwerkshows begonnen en gedurende ongeveer drie uur in het rode bereik bleven, met pieken in het paarse "zeer ongezonde" bereik. De kwaliteit van de binnenlucht bereikte oranje niveaus en registreerde ongeveer 30% van de buitenluchtvervuiling.

"Het was pas na 8 uur op 5 juli dat de luchtkwaliteit binnenshuis terugkeerde naar het niveau van vóór het vuurwerk", schrijven de onderzoekers.

Minuut tot minuut fijnstof metingen buiten en binnen tijdens een privé vuurwerk evenement.

De privévuurwerkshow op 17 augustus duurde slechts 30 minuten, en hoewel de reikwijdte veel kleiner was, was de rook nog steeds genoeg om de binnenluchtkwaliteitsindex enkele minuten lang oranje te laten worden.

"Zelfs een 'kleine' vuurwerkshow had een duidelijke impact op de luchtkwaliteit binnenshuis", zegt Mendoza. Dat is belangrijk voor mensen met ademhalingsproblemen die grootschalige gebeurtenissen van slechte luchtkwaliteit zoals inversies en vuurwerkvakanties kunnen zien aankomen, maar voor wie privévuurwerkshows een onaangename verrassing kunnen vinden.

Het bedrijfspand dat de onderzoekers bestudeerden, is een enigszins gecontroleerde omgeving. Leren over de luchtkwaliteit binnenshuis wordt een grotere uitdaging. “Er komen kinderen binnen met modder of met vuil aan hun voeten, stofzuigen en koken. Dus dat wordt onze volgende stap. " Aangezien veel mensen meer tijd thuis doorbrengen als gevolg van de COVID-19-pandemie, zal het onderzoek hopelijk helpen begrijpen welke acties mensen kunnen ondernemen om hun luchtkwaliteit binnenshuis te verbeteren.

"Er zijn veel mogelijkheden om de vervuilende stoffen die gebruikers in gebouwen bereiken, zowel commercieel als residentieel, te verminderen", zegt Sarah Boll, adjunct-directeur van de Utah Division of Facilities Construction and Management. "Voor mij is dat het grootste deel van dit werk - met meer onderzoek kan het de weg wijzen om mensen binnenshuis te beschermen."

###

Vind de volledige studie hier.

Tabitha Benney, universitair hoofddocent politieke wetenschappen, was co-auteur van dit manuscript, samen met Mendoza en Boll.