Una colaboración de investigación dirigida por Penn State se propuso mejorar la comprensión de las concentraciones de ozono en interiores mediante el modelado de cómo el contaminante interactúa con las superficies interiores comunes.

El ozono troposférico, el contaminante del smog que afecta negativamente la salud respiratoria y circulatoria, no se limita al aire libre. La Agencia de Protección Ambiental informa que las concentraciones de ozono en interiores pueden llegar al 80 % de los niveles en exteriores, pero es difícil determinar qué tan malos son los niveles en interiores.

Los modelos existentes que predicen cómo se transfiere el ozono del aire a las superficies interiores se aplican principalmente para superficies lisas ideales. La información sobre esta dinámica para superficies interiores irregulares, como alfombras, es limitada. Donghyun Rim, profesor asociado de ingeniería arquitectónica, y su equipo desarrollaron un nuevo marco de modelado para estudiar la transferencia de ozono basado en superficies interiores realistas y condiciones de flujo de aire. Su enfoque ha sido publicado en Environmental Science and Technology .

El ozono viaja al interior y se deposita en alfombras, paredes, tapicería y otras superficies. El ozono transportado inicia reacciones de oxidación en estas superficies, alterando la composición química del aire interior y exponiendo a los humanos a las toxinas del aire. Cuando se inhalan las concentraciones aumentadas de aldehídos y otros subproductos de reacciones nocivos, pueden causar varios problemas de salud adversos e irritaciones sensoriales.

La velocidad a la que el ozono viaja desde el aire de la habitación hasta las superficies interiores puede afectar las reacciones que inician. Esta tasa se rige principalmente por las condiciones del flujo de aire y la difusión del ozono dentro de la capa límite de la superficie, o donde la superficie toca el aire de la habitación.

Mediante el escaneo microscópico de las superficies reales y la simulación de la dinámica de fluidos de la transferencia de ozono, el equipo investigó cómo la variación de la topografía de la superficie interior, como alfombras y paredes texturizadas, influye en la forma en que el ozono se transfiere desde el aire.

"En ambientes interiores, pocas superficies son idealmente lisas", dijo Rim, quien también está afiliado al Instituto de Ciencias Computacionales y de Datos de Penn State. "Las superficies rugosas interiores proporcionan más sitios disponibles para la reacción de los contaminantes. Una mejor comprensión de los mecanismos subyacentes a las interacciones del ozono con las superficies interiores comunes puede mejorar nuestra predicción de la exposición humana al ozono y los productos de oxidación".

El equipo descubrió que la topografía de la superficie interior modula potencialmente las características del flujo de aire, lo que afecta el tamaño de la capa límite de ozono cerca de la superficie y, como resultado, la cantidad de ozono que se transfiere a la superficie. Una superficie de alfombra con rugosidad irregular podría contribuir a una capa límite mucho más gruesa, hasta un 140 % más grande, que una superficie lisa en las mismas condiciones de velocidad del aire, dijo Rim.

"Este hallazgo puede ayudarnos a comprender mejor las interacciones entre los contaminantes interiores y la superficie según la topología de la superficie real, dado que una capa límite más gruesa da como resultado escalas de tiempo y espacio más grandes para el transporte físico y la reacción química de los contaminantes", dijo Rim.

Sin embargo, según Rim, el área de superficie intrínsecamente mayor de las superficies interiores texturizadas, como las alfombras, no significa necesariamente que el ozono se asentará en el mayor número de sitios para reaccionar y formar más contaminantes.

"Nuestro estudio revela que el área de superficie efectiva disponible para la reacción de los contaminantes varía con la velocidad del aire y la mezcla turbulenta dentro de la capa límite superficial entre la superficie y el resto del aire", dijo Rim.

Los investigadores dijeron que su metodología podría aplicarse para investigar más a fondo la relación entre la velocidad del aire interior y la transferencia de ozono para otras superficies interiores, así como para analizar cómo el gradiente de temperatura entre la superficie y el aire puede influir en la transferencia de contaminantes a las superficies. Señalaron que su modelo podría extenderse aún más incorporando la probabilidad de reacción superficial para examinar cómo los resultados varían con distintos tipos de superficie y edades, así como con diferentes especies contaminantes. + Explora más

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