Qualidade do ar interno: da biologia ao comportamento humano

Você já parou pra pensar que a maioria das pesquisas sobre qualidade do ar são feitas para medir ambientes externos? Será que quando estamos dentro do nosso carro, da nossa sala de trabalho ou mesmo em casa, estamos livres da poluição do ar?

Recentemente, os pesquisadores do HOMEChem realizaram medições analíticas enquanto os voluntários realizavam atividades caseiras típicas. A pesquisa conduzida no ar interno examina principalmente produtos químicos liberados de materiais e conteúdo de construção.

Mas há evidências crescentes de que as atividades cotidianas também poluem o ar interno. Cozinhar, limpar e acender velas contribuem para a poluição do ar interno – e os pesquisadores agora estão descobrindo que os ocupantes de um edifício, simplesmente por estarem presentes, também mudam significativamente a química do ar dentro. Nossa respiração cria uma nuvem de ar quente e úmido, cheia de gases-traço reativos, e nossa pele emite substâncias químicas no ambiente.

Os detalhes da respiração humana e das emissões pela pele foram recentemente investigados em detalhes, mostrando, por exemplo, que nossas emissões de amônia aumentam em altas temperaturas ambientes e com mais pele exposta. Essas percepções apoiarão a modelagem da química interna e podem abrir caminho para mudanças nas políticas – como maior ventilação e rótulos de produtos de limpeza mais informativos.

Emissões biogênicas

No verão de 2018, uma casa de teste em Austin, TX, hospedou o maior estudo de ar interno até hoje: House Observations of Microbial and Environmental Chemistry (HOMEChem). Cientistas e instrumentos analíticos de 18 instituições diferentes passaram um mês coletando dados sobre a química do ar dentro de uma casa de teste, enquanto voluntários realizavam atividades caseiras típicas, como cozinhar e limpar.

Os resultados publicados que chamaram a atenção até agora incluem níveis muito altos de poluição por partículas finas. Por curtos períodos durante o cozimento, a concentração de partículas abaixo de 2,5 mícrons de tamanho excedeu a observada nas ruas das cidades mais poluídas no mundo. Partículas desse tamanho representam um conhecido risco à saúde em ambientes externos, porque podem chegar profundamente aos pulmões. Em ambientes internos, a ameaça ainda não está clara – as composições de partículas em ambientes internos e externos são diferentes, e os experimentos de saúde pública ainda não foram feitos com partículas internas.

A limpeza da casa também é responsável pela poluição. Ao usar uma solução de alvejante comercial, os pesquisadores mediram a formação de novas partículas ultrafinas (<100 nm de diâmetro) e níveis elevados de gases contendo cloro. “Esta é a evidência de que há transformações químicas ocorrendo em escalas de tempo bastante rápidas no ambiente interno”, diz Farmer. Para dois gases – ácido hipocloroso e tricloreto de nitrogênio – as concentrações eram várias ordens de magnitude mais altas do que as normalmente medidas na atmosfera externa. 

A equipe afirma que esses níveis são provavelmente prejudiciais à saúde humana. Farmer sugere que, no futuro, avaliações de saúde de produtos de consumo e advertências e recomendações nos rótulos podem considerar a toxicidade não apenas do composto primário, mas também da química secundária que ocorre durante ou após a aplicação.

Poluição humana

Em um estudo publicado em 2016, o grupo de Allen Goldstein passou duas semanas medindo dióxido de carbono, ozônio e mais de 200 compostos orgânicos voláteis (VOCs) no ar de uma sala de aula bem ventilada na Universidade da Califórnia, Berkeley, hospedando até 70 alunos por classe. “COVs emitidos por humanos contribuíram com mais da metade do total durante os períodos ocupados em sala de aula, com apenas um terço dos COVs vindos de ambientes externos”, diz Goldstein. Os COVs mais abundantes foram metilsiloxanos cíclicos voláteis de produtos de higiene pessoal. “Muitos produtos de higiene pessoal contêm metilsiloxanos, mas talvez os mais comuns que muitas pessoas usam diariamente sejam os antitranspirantes e desodorantes”, diz Goldstein. As emissões foram mais altas pela manhã, diminuindo até o final da tarde, quando esses produtos já haviam passado. “O COV respirado mais abundante pelas pessoas na sala de aula evaporou dos produtos aplicados na pele de seus colegas”, acrescenta Goldstein.

Algumas das mesmas tendências podem ser vistas em outro ponto de encontro comum: o cinema. Jonathan Williams, um químico atmosférico do Instituto Max Planck de Química em Mainz, Alemanha, conduziu um experimento para determinar como a composição do ar dentro de uma sala varia durante as exibições de filmes. Em 2013, os pesquisadores monitoraram a presença de VOCs e outros gases no ar durante a exibição de filmes, incluindo comédias, filmes de terror e romances. Durante cenas assustadoras, eles viram picos de isopreno, um composto liberado pelos músculos quando eles se contraiam e então exalados no ar.

Um estudo de acompanhamento descobriu que os níveis de isopreno podem até prever a classificação etária de um filme. Uma classificação mais alta, presumivelmente contendo mais cenas estressantes, se correlaciona claramente com níveis mais altos de isopreno.

Até agora, nenhum dos compostos detectados vindos de pessoas em salas de aula e teatros são considerados prejudiciais. Mas experimentos recentes encontraram indícios de que algumas emissões humanas podem ser motivo de preocupação.

Gases de rastreamento

Na primavera de 2019, Williams, Wargocki e colegas conduziram o maior estudo de medição em câmara de emissões humanas até hoje: o estudo de Emissões e Reatividade Humana Química Interna (ICHEAR). Quatro voluntários por vez passaram seus dias sentados em uma câmara selada enquanto os pesquisadores mediam o ar dentro usando um conjunto de instrumentos analíticos. O objetivo foi quantificar os gases e partículas que os voluntários emitiram ao longo do tempo.

A câmara, localizada no campus da Universidade Técnica da Dinamarca, é uma caixa de aço inoxidável do tamanho de um pequeno contêiner de transporte. Para este estudo, foi equipado com uma mesa de aço e quatro cadeiras de aço. Para manter o foco nas emissões humanas naturais, os voluntários evitaram produtos de higiene pessoal cheirosos e alimentos apimentados ou com alho, e usaram roupas compradas e pré-lavadas pelos pesquisadores em detergente de baixa fragrância.

As espécies medidas junto com a amônia incluíram VOCs e compostos orgânicos semivoláteis (SVOCs). Várias centenas de gases orgânicos, incluindo acetona e isopreno, já eram conhecidos por serem emitidos pela respiração e pela pele, mas a maioria não tinha sido estudada em detalhes. A reatividade total do radical hidroxila também foi medida pela primeira vez em ambientes fechados, permitindo aos pesquisadores determinar se algum VOCs ou SVOCs furtivos não foram detectados. E seções de roupas e esfregaços de pele dos participantes foram coletados para análise offline posterior.

A equipe do ICHEAR descobriu que a temperatura ambiente tem um forte efeito na emissão de amônia, que é produzida no corpo durante a quebra de proteínas nas células e no intestino por bactérias.

Os voluntários respiraram em uma máscara especialmente desenhada, permitindo que as emissões de ar e pele fossem analisadas separadamente, o que mostrou que cerca de 90% da amônia é emitida através da pele. O estudo também mostra que a emissão de amônia aumenta com a pele mais exposta.

Por um lado, a amônia é muito boa para estabilizar a condensação de gases, e o ICHEAR mostra que a quantidade que as pessoas emitem é alta o suficiente para aumentar a formação de partículas. A amônia também muda o tipo de reação que ocorre nas superfícies. A suposição é que as superfícies internas são ácidas, devido ao dióxido de carbono emitido por humanos reagir com a água para formar ácido carbônico. “É como na escala global, onde o excesso de dióxido de carbono na atmosfera causou a acidificação dos oceanos”, diz Williams. No entanto, a amônia é uma base, e a equipe do ICHEAR determinou que os humanos emitem o suficiente para neutralizar os efeitos acidificantes do dióxido de carbono exalado. 

Isso muda nossa compreensão dos tipos de reações que ocorrem em superfícies em espaços internos ocupados, dizem os pesquisadores. 

Se houver algum risco para a saúde, a ventilação será fundamental. “Abrir janelas e ligar exaustores na cozinha são ações fáceis para reduzir sua exposição e melhorar a qualidade do ar interno”, diz Delphine Farmer, um químico atmosférico na Colorado State University em Fort Collins e um dos líderes do projeto HOMEChem. “Assim como, é claro, tentar evitar combustão desnecessária, seja acendendo velas ou queimando sua torrada.”

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Fonte: Funcionamento interno: como a biologia e o comportamento humanos afetam a qualidade do ar interno.
Nina Notman

Proceedings of the National Academy of Sciences Set 2020, 117 (37) 22619-22622; DOI: 10.1073 / pnas.2016161117

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