Składniki kosmetyków źródłem nanocząsteczek atmosferycznych

Naukowcy zajmujący się badaniem składu atmosferycznego powietrza stwierdzili, że produkty do pielęgnacji ciała, takie jak antyperspiranty, mogą być potencjalnym źródłem najdrobniejszych ciał stałych w nim występujących. Według badań elementy te mogą mieć wpływ na klimat i stwarzać zagrożenie dla układu oddechowego i układu krążenia.

Rys.1 Stężenie utlenionych cyklicznych siloksanów w powietrzu na terenie Ameryki

Drobne nanocząsteczki do 100 nm średnicy, wytwarzane są głównie przez pojazdy, podczas procesów spalania. Powstają one także w momencie skraplania substancji lotnych w atmosferze, często w wyniku reakcji fotochemicznych. Naukowcy próbują zrozumieć ich skład pierwiastkowy w celu określenia ich źródeł. Identyfikacja źródeł może pomoc w regulowaniu poziomu tych komponentów. Jest to jednak rzecz niezwykle skomplikowana, głównie za względu na mały rozmiar cząstek, które są trudne do przechwytywania i późniejszego analizowania.

Parę lat wstecz dr Murray V. Johnston z Uniwersytetu Delaware wraz ze swoimi asystentami opracował urządzenie (nanoaerosol mass spectrometer), które jako jedyne może mierzyć skład pierwiastkowy nanoczątek między 10 a 30 nm. średnicy. W wyniku badań przeprowadzonych na terenach USA oraz Finlandii stwierdzono, że na obszarach gęsto zaludnionych jest większe występowanie związków zawierających krzem. Według wcześniejszych teorii to azotany, siarczany i związki organiczne są uważane za główne składniki ciał atmosferycznych, dlatego też naukowiec Johnston był zaskoczony występowaniem krzemu w ich składzie. Uznał, więc swoje odkrycie za ‘całkowicie nieoczekiwane’.

Na podstawie badań udowadniających, że nanocząsteczki zawierające krzem najczęściej występują na terenach zaludnionych, wysnuto wniosek, że cząstki te mają źródło w ludzkich działaniach. Prawdopodobnie mogą być generowane przez siloksany, które powszechnie spotykane są w produktach higieny osobistej, a także materiałach budowlanych. Podczas występowania w fazie gazowej związki te mogą być utleniane przez rodniki hydroksylowe (w obecności światła) tworząc produkty, które mogą skraplać się i powiększać obecne składniki.

W celu sprawdzenia tej hipotezy, uczony Charles O. Stanier z Uniwersytetu Lowa dokonał analizy trzech najczęstszych cyklicznych siloksanów występujących w produktach do pielęgnacji ciała. Badania te szacują wielkość emisji tych związków na podstawie danych amerykańskiego społeczeństwa jak również informacji powstałych na podstawie sprzedaży antyperspirantów. Następnie w reakcji z rodnikami hydroksylowymi zastosował znane dawki siloksanów, aby przewidzieć stężenie utlenionych cyklicznych związków w atmosferze. Stężenia te najwyższe były w obszarach zaludnionych, takich jak Los Angeles i Wschodnie Wybrzeże.

To pionierskie odkrycie zostało uznane za przekonujące. Choć zespół wykazał, że proces utleniania może być istotny w niektórych kontekstach, dodaje, że jego znaczenie dla wzrostu najdrobniejszych cząstek w ogóle, nie został jeszcze określony.