研究: 室内空気清浄機は揮発性有機化合物の除去が不十分

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MITの研究者らが主導した新たな研究によると、化学酸化を利用して室内の揮発性有機化合物（VOC）汚染物質のレベルを減らすと謳っている消費者向けの空気清浄機自体がVOCの発生源となる可能性がある。

さらに、土木環境工学および化学工学の教授であるジェシー・クロール氏らは、この研究で調べた4つの製品間でVOC除去の有効性が大きく異なることを発見した。

VOC を除去するはずの化学反応は清掃業者の作業ではあまり役割を果たしず、清掃業者の吸収剤やフィルターを通した汚染物質の物理的な除去がほとんどの役割を果たします。 場合によっては、化学反応によってホルムアルデヒドなどの副生成物が生成され、それが全体の汚染物質レベルを増加させました。

「この研究は、屋内の空気から VOC を除去すると主張している少なくとも一部の消費者向けポータブル空気清浄機では、VOC の除去は実際には最小限である可能性があり、供給される空気には追加の VOC および/または酸化副生成物が含まれている可能性があることを示しています。人間の健康に有害であることが知られている」と研究者らはジャーナル『Environment Science and Technology Letters』に書いている。ほとんどの掃除機が吐き出されたウイルスを含む粒子を除去する能力を宣伝しているため、室内空気清浄機の人気はここ1年で急上昇している。 SARS-CoV-2など。 マサチューセッツ工科大学の研究者らは、研究の中で、室内空気からあらゆる種類の粒子をどの程度除去できるかをテストしませんでした。

専門家のチャールズ・ウェシュラー氏は「パンデミックの間、空気清浄機は数日雨が続いた後のキノコのように現れたが、残念なことに、これらの空気清浄機の一部は室内空気に化学物質を取り込む可能性があり、それらは除去できる化学物質よりも懸念される」と専門家のチャールズ・ウェシュラー氏は言う。ラトガース大学とデンマーク工科大学で屋内汚染に関する研究を行ったが、彼はMITの研究の著者ではなかった。 「ジェシー・クロールと共同研究者らによる論文は、この事実を見事に実証しています。論文は慎重に実行され、結果は明確かつ思慮深く提示されています。」

製品のテスト

VOC は、塗料、溶剤、接着剤、清掃用品、殺虫剤、さまざまな調理や清掃活動など、何千もの家庭用品から放出されます。 これらは室内大気汚染の重大な原因であり、一部の VOC に繰り返し曝露されると、がんや肺、肝臓、腎臓の損傷などの長期的な健康上の問題を引き起こす可能性があります。ほとんどの消費者向け空気清浄機には、物理​​的に吸着する可能性のあるフィルターまたは吸着材が含まれています。 VOC ですが、一部の製品は、紫外線、プラズマ技術、二酸化炭素チタンフィルターなどを使用した光触媒酸化やイオン化など、VOC を破壊する化学的方法も提供しています。「VOC の酸化は、大気中の多くの重要な汚染物質の原因となります。地上のオゾンや二次微粒子状物質などです」とクロール氏は説明する。 「したがって、大気化学界では、VOC を酸化して除去すると主張するこれらの洗浄剤の一部が、実際に有害な副産物を生成しているのではないかという懸念があります。」 これらの製品は規制されておらず、VOC 除去率に関するデータはほとんどありません。研究者は指摘している。 クロール氏と彼の同僚は、屋外の空気中で自然に形成される酸化生成物を測定しています。「そこで、私たちにはその能力があるので、同じ技術を屋内の場合にも適用したいと考えました」と彼は言います。科学者たちは、消費者向けの空気清浄機を 4 台購入しました。価格は 65 ドルから 400 ドルで、さまざまな物理的および化学的洗浄技術を宣伝していました。 彼らは、これらのクリーナーを制御された空気チャンバーに配置し、チャンバーに導入された高濃度の 2 種類の VOC が空気を浄化する速度を観察しました。 VOC には、比較的非反応性の VOC トルエン (塗料シンナーの匂いと関連付けられることが多い) と、一部の洗浄製品に柑橘系の香りを与えるリモネンと呼ばれるより反応性の高い VOC が含まれます。

有効性の「広大な範囲」

チャンバー内で 60 ～ 90 分間運転した後、両方の VOC を除去した洗浄剤は 2 つだけでしたが、他の洗浄剤はリモネンのみを除去しました。 研究チームは、機械が空気中のVOCを浄化する速度が大幅に異なることを発見した。 「効果には大きな幅があり、一部の洗浄剤は基本的にトルエンをまったく除去できませんでした」とクロール氏は述べています。さらなる実験により、VOC の除去に最も効果を発揮した 2 種類の洗浄剤の中で、最も効果を発揮したのは物理フィルターまたは吸着剤フィルターであることが確認されました。除去成功の大部分は酸化によるもので、小さいか無視できるほどの役割を果たしています。洗浄装置がチャンバー内で動作する際、洗浄装置自体が 2 つの方法で余分な VOC を生成しました。 研究者らは、装置のゆっくりとした「ガス放出」によって放出される、ホルムアルデヒドやアセトンを含む数百の化合物を検出した。 「私たちはおそらくそれほど驚くべきではなかったでしょう」とクロール氏は言う。 「なぜなら、どの家庭用電化製品も、箱から取り出してプラスチックをはがすからです。そうすると、揮発性有機化合物（VOC）のガス放出によるあの臭いがするのです。」 クリーナーによる酸化によって導入された揮発性有機化合物（VOC）が劣化した場合、そのプロセスはまた、ホルムアルデヒドやその他の部分的に酸化するVOCを含む数百の副産物も生成しました。 掃除機からの排出率がどの程度空気の質の悪化や健康上の問題を引き起こすかをよりよく理解するには、「これを室内空気のより大きなモデルに当てはめる必要があるだろう…満員御礼の場合だ」と彼は付け加えた。量、空気の流れ、VOC のすべての発生源。」クロール氏は、掃除機による受動的 VOC 生成は時間の経過とともに減少する可能性が高いと述べています。 稼働中の機械によって生成される副生成物は、おそらく洗浄機の寿命全体にわたって生成され続けるため、より厄介です。 「しかし幸いなことに、一部の洗剤は宣伝されているほどVOCを酸化させないようなので、それほど多くの副産物を生成しません。残念ながら、それは単にそれらがあまりうまく機能しないことを意味します。」と彼は言います。クロール氏は、消費者が家庭やオフィスでVOCを除去する方法を探していると付け加え、「化学反応に依存しない実証済みの技術である活性炭フィルターを使用した空気清浄は、まだ道半ばである」と付け加えた。ポスドクの Qing Ye がこの論文の筆頭著者でした。 共著者には、MIT ポスドクの Victoria P. Barber と Amy IH Hrdina が含まれます。 MIT 大学院生のエリック・ヘルストロム、レスリー・J・フランコ、マシュー・B・ゴス、ナディア・ターシーニ。 ハーバード大学の化学およびケミカルバイオロジー教授、フランク・N・コイチュ。 ハーバード大学大学院生のジョシュア・D・シャッター、ヤオウェイ・リー、ジョシュア・L・コックス。 この研究は、アルフレッド P. スローン財団と米国国立科学財団から資金提供を受けました。

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