Les humains génèrent un champ d’oxydation qui modifie la chimie de l’air qui nous entoure. Il est généré par la réaction de l’ozone avec les huiles et graisses de notre peau. Cela contribue à assainir l’environnement, mais cela peut aussi constituer une menace pour la santé.
Les gens passent généralement 90 pour cent de leur vie à l’intérieur, à la maison, au travail ou dans les transports. Au sein de ces espaces clos, les occupants sont exposés à une multitude de produits chimiques provenant de diverses sources.
Ces producteurs chimiques comprennent les polluants extérieurs qui pénètrent à l’intérieur, les émissions gazeuses provenant des matériaux de construction et des meubles, ainsi que les produits de nos propres activités, comme la cuisine et le nettoyage.
De plus, nous sommes de puissantes sources mobiles d’émissions chimiques qui pénètrent dans l’air intérieur par notre respiration et notre peau.
Mais comment les produits chimiques disparaissent-ils à nouveau ? Dans l’environnement extérieur, cela se produit dans une certaine mesure naturellement, lorsqu’il pleut et par oxydation chimique.
Nettoyage chimique
Le radicaux hydroxyles (OH) sont en grande partie responsables de ce nettoyage chimique. Ces molécules hautement réactives sont également appelées détergents atmosphériques et se forment principalement lorsque la lumière ultraviolette du soleil interagit avec l’ozone et la vapeur d’eau.
En revanche, à l’intérieur, l’air est bien entendu beaucoup moins affecté par la lumière directe du soleil et la pluie. Étant donné que les rayons UV sont largement filtrés par les fenêtres en verre, on suppose généralement que la concentration de radicaux OH est nettement plus faible à l’intérieur qu’à l’extérieur et que l’ozone, qui s’infiltre depuis l’extérieur, est le principal oxydant des polluants chimiques de l’air intérieur.
Cependant, il a été découvert que des niveaux élevés de radicaux OH peuvent être générés à l’intérieur, simplement en raison de la présence de personnes et d’ozone. C’est ce qu’a démontré une équipe dirigée par l’Institut Max Planck de chimie en coopération avec des chercheurs des États-Unis et du Danemark.
« La découverte que les humains ne sont pas seulement une source de produits chimiques réactifs, mais que nous sommes également capables de transformer nous-mêmes ces produits chimiques nous a beaucoup surpris », dit-il. Nora Zannonipremier auteur de l’étude publiée dans la revue de recherche Science.
« La force et la forme du champ d’oxydation sont déterminées par la quantité d’ozone présente, par où il s’infiltre et par la configuration de la ventilation de l’espace intérieur », ajoute-t-il. Les niveaux découverts par les scientifiques étaient même comparables aux niveaux de concentration extérieurs d’OH pendant la journée.
De la peau
Le champ d’oxydation est généré par la réaction de l’ozone avec les huiles et les graisses de notre peau, en particulier le squalène triterpénique insaturé, qui représente environ 10 % des lipides cutanés qui protègent notre peau et la maintiennent souple.
Cette réaction libère une grande quantité de produits chimiques en phase gazeuse contenant des doubles liaisons : ils réagissent en outre dans l’air avec l’ozone pour générer des niveaux substantiels de radicaux OH.
Ces produits de dégradation du squalène ont été caractérisés et quantifiés individuellement par des systèmes de spectrométrie de masse, de réaction de transfert de protons et de chromatographie en phase gazeuse rapide-spectrométrie de masse. De plus, la réactivité totale de l’OH a été déterminée en parallèle, permettant de quantifier empiriquement les niveaux d’OH.
Les expériences ont été réalisées à l’Université technique du Danemark (DTU) à Copenhague. Quatre sujets de test sont restés dans une chambre spéciale climatisée dans des conditions standardisées.
Non visible, mais mesurable : un champ d’oxydation est généré autour de chaque personne dans la chambre climatique en acier inoxydable de l’Université technique du Danemark. / Mikal Schlosser, Université technique du Danemark.
Méthodologie
De l’ozone a été ajouté au flux d’entrée d’air de la chambre en quantité qui n’était pas nocive pour les humains, mais représentait les niveaux les plus élevés courants à l’intérieur. L’équipe a déterminé les valeurs OH avant et pendant le séjour des volontaires avec et sans présence d’ozone.
Pour comprendre à quoi ressemblait le champ OH généré par l’homme dans l’espace et dans le temps au cours des expériences, les résultats d’un modèle cinétique chimique multiphasique détaillé de l’Université de Californie à Irvine ont été combinés avec un modèle informatique de dynamique des fluides de l’Université d’État de Pennsylvanie, tous deux basés sur aux États-Unis.
Après avoir validé les modèles avec des résultats expérimentaux, l’équipe de modélisation a examiné comment le champ OH généré par l’homme variait dans différentes conditions de ventilation et d’ozone, au-delà de celles testées en laboratoire. D’après les résultats, il était clair que les radicaux OH étaient présents, abondants et formant de forts gradients spatiaux.
« Nous devons repenser la chimie intérieure dans les espaces occupés, car le champ d’oxydation que nous créons transformera de nombreux produits chimiques à proximité immédiate. L’OH peut oxyder beaucoup plus d’espèces que l’ozone, créant une multitude de produits directement dans notre zone de respiration avec un on ignore le nombre d’impacts sur la santé », soulignent les chercheurs.
Implications sur la santé
« Ce champ d’oxydation affectera également les signaux chimiques que nous émettons et recevons », explique le chef de projet, Jonathan Williams, » et aide peut-être à expliquer la découverte récente selon laquelle notre odorat est généralement plus sensible aux molécules qui réagissent plus rapidement avec OH. «
Cette nouvelle découverte a également des implications pour notre santé : actuellement, les émissions chimiques de nombreux matériaux et meubles sont testées de manière isolée avant d’être autorisées à la vente.
Cependant, il serait conseillé d’effectuer également des tests en présence de personnes et d’ozone, explique le chimiste atmosphérique Williams.
En effet, les processus d’oxydation peuvent conduire à la génération d’irritants respiratoires tels que le 4-oxopentanal (4-OPA) et d’autres espèces oxygénées générées par les radicaux OH, ainsi que de petites particules à proximité des voies respiratoires. Ceux-ci peuvent avoir des effets indésirables, notamment chez les enfants et les malades.
Référence
Le champ d’oxydation humaine. NORA ZANNONI et. SCIENCE, 1er septembre 2022 ; Vol 377, numéro 6610, p. 1071-1077. DOI:10.1126/science.abn0340
(Une première version de cet article a été publiée le 11 septembre 2022)