Ученые до сих пор не имели полного представления о том, как изменяется химический состав воздуха и что происходит с выбросами летучих органических соединений при вырубке и установке рождественской ели в помещении. Этот вопрос решили изучить сотрудники инженерной лаборатории Национального института стандартов и технологий США.
Обычай украшать дерево уходящий корнями в дохристианские времена, был известен кельтам и славянам, а затем был вновь популяризирован в Германии в начале XVI века. Сегодня жители многих стран в ноябре и декабре устанавливают дома искусственную елку, ставшую важным символом Рождества и Нового года. В России, к примеру, этот обычай соблюдают 77% граждан, в США — примерно 94 миллиона человек.
Для создания новогодней (или рождественской) елки можно использовать искусственные материалы, такие как пленка ПВХ, пластик или леска. В последние годы такие елки приобретают все большую популярность: согласно информации Американской ассоциации рождественских елок, в 2021 году 84% американцев, отмечающих этот праздник, выбрали искусственные деревья.
Несмотря на это, живые елки по-прежнему пользуются спросом, поэтому специалисты инженерной лаборатории Национального института стандартов и технологий, входящего в состав Управления по технологиям США (агентство Министерства торговли США), решили выяснить, какие летучие органические соединения (ЛОС) и в каких количествах выделяет украшенная новогодняя ель. Результаты исследования представлены в статье опубликована в журнале Indoor Environments.
В природных условиях, на открытом воздухе, хвойные деревья испускают монотерпены – природные углеводороды. Эти органические соединения играют значительную роль в поддержании качества воздуха в лесных экосистемах. Кроме того, монотерпены содержатся в строительных материалах, освежителях воздуха, свечах, средствах личной гигиены и других продуктах. Они характеризуются ароматами, напоминающими сосну, цитрусовые или другие «натуральные» запахи. Монотерпены, испускаемые как хвойными деревьями, так и потребительскими товарами, могут взаимодействовать с озоном (O 3), в процессе реакции образуются побочные продукты, такие как альдегиды (формальдегид и ацетальдегид), органические кислоты, перекись водорода, вторичные органические аэрозоли и гидроксильные радикалы.
«Жители зданий вдыхают O3, в статье также упоминаются переносимые по воздуху побочные продукты. Некоторые из них, такие как формальдегид и органические пероксиды, обладают токсическими свойствами и могут вызывать сильное раздражение дыхательных путей. Авторы предыдущих работ установили, что высокие концентрации этих веществ приводят к неблагоприятным последствиям для дыхательной системы, однако их воздействие снижается при обычных уровнях присутствия в воздухе помещений. О долгосрочном влиянии на здоровье пока не существует ясности, — отметили авторы.
По их словам, можно логично предположить, что рождественские елки выделяют терпены, особенно в присутствии O 3, неблагоприятные факторы, такие как повышенная влажность, также способны негативно влиять на качество воздуха в помещении.
Хотя ранее исследователи и фиксировали эмиссию летучих органических соединений от хвойных деревьев в естественных условиях, данных о том, как это происходит, когда дерево находится в помещении, крайне мало. Чтобы разобраться в этом вопросе, американские инженеры провели эксперимент: с помощью масс-спектрометра с реакцией переноса протона они оценили концентрацию монотерпенов, выделяемых срубленной дугласовой пихтой.
Дерево высотой 1,76 метра поместили в камеру с ведром воды и подвергли воздействию O на протяжении 17 суток 3 извне примерно по 12 часов в день — так специалисты стремились понять, какие вторичные продукты будут образовываться при поступлении наружного воздуха. Его температура составляла один градус Цельсия, а в камере было плюс 22 градуса при относительной влажности 49,4 процента.
Для создания атмосферы, близкой к домашней, и с учетом традиций, елку декорировали тремя гирляндами, а также направили на нее четыре светодиода общей мощностью 1600 люмен. Четыре лампы потребляли 52 ватта и функционировали около 12 часов в день на протяжении всего периода исследования.
Анализ показал, что дерево выделяет не только монотерпены, но и окисленные летучие органические соединения (ЛОС) — идентифицировано в общей сложности 52 различных иона. Наибольшая интенсивность их выделения наблюдалась в первый день, что напоминает распыление освежителя воздуха, и существенно уменьшалась к третьим суткам — в 12 раз.
Попадая в камеру, озон взаимодействовал с монотерпенами, что приводило к образованию побочных продуктов, включая формальдегид. После этого концентрация монотерпенов значительно уменьшалась, а уровень формальдегида увеличивался, изменяя химический состав воздуха в помещении. Однако его количество оставалось относительно небольшим — примерно одна часть на миллиард.
Людям, страдающим от ЛОС, свежесрубленные новогодние деревья могут вызывать слезотечение, по мнению исследователей, особенно в первые часы после того, как их принесли в дом. В этой ситуации рекомендуется проветривать помещение, открыв окно, или вынести елку на балкон (или в другое хорошо проветриваемое место) на три дня.
«Вряд ли это должно стать причиной для серьезной тревоги. Поэтому в моем доме все равно будет стоять рождественская елка», — подытожил Дастин Поппендик, ведущий автор исследования.