Khi bạn đi qua một khu rừng thông, một trong những điều đầu tiên bạn cảm nhận là hương thơm trong lành, dễ chịu.

Tuy nhiên, việc mang mùi hương đó vào nhà thông qua các sản phẩm hóa học như nước xịt phòng, sáp thơm, nước lau sàn và chất khử mùi có thể nhanh chóng làm không khí trong nhà tràn ngập các hạt nano đủ nhỏ để xâm nhập sâu vào phổi, theo một loạt nghiên cứu của các kỹ sư tại Đại học Purdue.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Purdue phát hiện rằng các sản phẩm gia dụng phổ biến—như nước xịt phòng, sáp thơm và chất tẩy rửa—có thể phản ứng với ozone trong không khí, tạo ra các hạt nano có hại cho phổi. Họ cũng nhận thấy rằng các hoạt động hàng ngày, bao gồm nấu ăn bằng bếp ga, góp phần đáng kể vào ô nhiễm hạt nano (nanoparticle pollution) trong nhà.

Những hạt nano này hình thành khi các hương liệu trong sản phẩm phản ứng với ozone, gây ra các phản ứng hóa học tạo ra các chất ô nhiễm mới trong không khí.

“Một khu rừng là một môi trường nguyên sơ (a pristine environment), nhưng nếu bạn sử dụng các sản phẩm làm sạch và liệu pháp hương thơm chứa đầy hương liệu nhân tạo để tái tạo mùi hương của rừng trong nhà, bạn thực chất đang tạo ra một lượng lớn ô nhiễm không khí trong nhà mà bạn không nên hít vào,” Nusrat Jung, phó giáo sư tại Trường Kỹ thuật Xây dựng và Công trình Lyles của Purdue, cho biết.

Các hạt nano có kích thước rất nhỏ có thể xâm nhập sâu vào hệ hô hấp và lan đến các cơ quan khác trong cơ thể. Jung và đồng nghiệp của cô, Brandon Boor, là những người đầu tiên nghiên cứu sự hình thành các hạt nano trong nhà và so sánh chúng với khí quyển ngoài trời.

“Để hiểu cách các hạt trong không khí hình thành trong nhà, bạn cần đo các hạt nhỏ nhất—chỉ một nanomet. Ở quy mô này, chúng tôi có thể quan sát giai đoạn đầu tiên của quá trình hình thành hạt mới, nơi các hương liệu phản ứng với ozone để tạo ra các cụm phân tử siêu nhỏ. Những cụm này sau đó nhanh chóng phát triển và biến đổi trong không khí xung quanh chúng ta,” Boor, phó giáo sư tại Purdue, giải thích.

Trong một “phòng thí nghiệm nhà nhỏ”—một không gian chuyên dụng để nghiên cứu chất lượng không khí trong nhà—Jung và Boor đang sử dụng các thiết bị đo lường tiên tiến để theo dõi cách các sản phẩm gia dụng thải ra các hóa chất dễ bay hơi, tạo ra các hạt nano trong không khí (airborne nanoparticles).

Ngôi nhà nhỏ này có đầy đủ các tính năng của một căn nhà bình thường nhưng được trang bị các cảm biến để giám sát tác động của các hoạt động hàng ngày đến chất lượng không khí trong nhà. Jung là người tổ chức thiết kế phòng thí nghiệm này, được xây dựng vào năm 2020 và là công trình đầu tiên thuộc loại này.

Với mức độ chi tiết và độ chính xác chưa từng có, Jung và Boor đã đưa ra những phát hiện cho thấy nhiều sản phẩm gia dụng sử dụng hàng ngày trong nhà có thể không an toàn như chúng ta từng nghĩ.

Họ đã nhiều lần phát hiện rằng khi các hương liệu được giải phóng trong nhà, chúng nhanh chóng phản ứng với ozone để tạo ra các hạt nano. Những hạt nano mới hình thành này đặc biệt đáng lo ngại vì chúng có thể đạt đến nồng độ rất cao, có thể gây rủi ro cho sức khỏe hô hấp.

Jung và Boor tin rằng những phát hiện này cho thấy cần có thêm nghiên cứu về sự hình thành hạt nano trong nhà do các sản phẩm hóa chất có mùi hương gây ra.

“Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy các sản phẩm có mùi hương không chỉ đơn giản là nguồn phát tán hương thơm thụ động—chúng chủ động thay đổi hóa học không khí trong nhà, dẫn đến sự hình thành các hạt nano ở nồng độ có thể ảnh hưởng đáng kể đến sức khỏe,” Jung nói. “Những quá trình này cần được xem xét trong thiết kế và vận hành các tòa nhà để giảm thiểu mức độ phơi nhiễm của con người.”

Những mùi hương dễ chịu tạo ra ô nhiễm không khí trong nhà

Sáp thơm (wax melts) và các sản phẩm có hương thơm khác thải ra terpen, hợp chất hóa học tạo nên mùi hương của chúng. Do chứa hàm lượng tinh dầu thơm cao hơn nhiều loại nến, sáp thơm phát tán nhiều terpen hơn vào không khí trong nhà.

Chính các hợp chất terpen này nhanh chóng phản ứng với ozone, gây ra sự hình thành mạnh mẽ các hạt nano. Thực tế, mức độ ô nhiễm hạt nano từ sáp thơm tương đương với việc đốt nến, dù không có quá trình đốt cháy. Những phát hiện này nhấn mạnh sự cần thiết phải nghiên cứu các nguồn phát sinh hạt nano không liên quan đến quá trình đốt, như các sản phẩm hóa chất có hương thơm.

Trong một nghiên cứu khác, Jung và Boor cũng phát hiện rằng máy khuếch tán tinh dầu, chất khử trùng, nước xịt phòng và các loại bình xịt có mùi hương khác đều tạo ra một lượng lớn hạt nano trong không khí.

Tuy nhiên, không chỉ các sản phẩm có hương thơm góp phần vào ô nhiễm hạt nano trong nhà. Một nghiên cứu do Boor dẫn đầu cho thấy rằng việc nấu ăn bằng bếp ga cũng thải ra lượng lớn hạt nano.

Chỉ 1 kg nhiên liệu nấu ăn có thể phát tán 10 triệu tỷ hạt có kích thước dưới 3 nanomet—mức độ này ngang bằng hoặc cao hơn lượng hạt phát ra từ động cơ đốt trong của xe cộ. Ở tốc độ đó, việc nấu ăn trên bếp ga trong nhà có thể khiến bạn hít phải lượng hạt nano dưới 3 nanomet cao gấp 10-100 lần so với khi đứng trên đường phố đông đúc hít phải khí thải xe hơi.

Dù vậy, các sản phẩm hóa chất có hương thơm thậm chí vượt qua bếp ga và động cơ xe hơi trong việc phát tán hạt nano nhỏ hơn 3 nanomet, gọi là aerosol nanocluster. Trong vòng 20 phút tiếp xúc với các sản phẩm có hương thơm, khoảng 100 tỷ đến 10 nghìn tỷ hạt này có thể xâm nhập vào hệ hô hấp của bạn.

Tiếp tục nghiên cứu trong phòng thí nghiệm 

Để tiếp tục nghiên cứu về khí thải hóa học và sự hình thành hạt nano trong nhà, Jung và Boor đang hợp tác với các đối tác trong ngành để thử nghiệm các thiết bị đo chất lượng không khí mới trong phòng thí nghiệm nhà nhỏ tại Purdue trước khi chúng được đưa ra thị trường. Các công ty quan tâm đến phòng thí nghiệm này vì nó mô phỏng môi trường thực tế hơn so với các buồng thí nghiệm thường được sử dụng trong nghiên cứu không khí trong nhà.

“Khi các công ty thấy những nghiên cứu hàng đầu đến từ Purdue, họ muốn tham gia,” Jung cho biết. “Và nếu họ có một sản phẩm sáng tạo, họ muốn các chuyên gia kiểm nghiệm nó đến mức tối đa.”

Khả năng thu thập dữ liệu có độ phân giải cao về tốc độ hình thành và phát triển hạt mới trong nhà đã giúp nhóm nghiên cứu công bố những nghiên cứu mang tính đột phá, so sánh sự phát thải hạt nano giữa môi trường trong nhà và ngoài trời. Vì chất lượng không khí trong nhà phần lớn chưa được kiểm soát và ít được nghiên cứu hơn không khí ngoài trời, những so sánh này rất quan trọng để hiểu rõ mức độ phơi nhiễm với chất ô nhiễm và cải thiện môi trường sống trong nhà.

Jung và Boor cũng sử dụng phòng thí nghiệm nhà nhỏ để nghiên cứu cách các hoạt động sinh hoạt hàng ngày có thể ảnh hưởng đến chất lượng không khí trong nhà, chẳng hạn như thói quen chăm sóc tóc. Jung và các sinh viên của cô phát hiện rằng nhiều hóa chất, đặc biệt là các hợp chất siloxane methyl dễ bay hơi dạng vòng—thành phần phổ biến trong sản phẩm chăm sóc tóc—vẫn tồn tại trong không khí với nồng độ đáng kể trong và sau khi sử dụng. Trong một lần chăm sóc tóc tại nhà, một người có thể hít vào tổng khối lượng từ 1-17 miligam các hóa chất này.

Các nhà độc chất học sẽ cần tiếp tục nghiên cứu để xác định chính xác mức độ nguy hại của việc hít phải hỗn hợp phức tạp của các hóa chất dễ bay hơi và hạt nano trong nhà. Khi nghiên cứu tiếp tục, Jung và Boor cũng hy vọng những phát hiện của họ sẽ giúp cải thiện cách giám sát, kiểm soát và quy định chất lượng không khí trong nhà.

“Chất lượng không khí trong nhà thường bị bỏ qua trong thiết kế và quản lý các tòa nhà nơi chúng ta sinh sống và làm việc, nhưng nó ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của chúng ta mỗi ngày,” Boor nói. “Với dữ liệu từ phòng thí nghiệm nhà nhỏ, chúng tôi hướng đến việc thu hẹp khoảng cách này—biến những nghiên cứu nền tảng thành các giải pháp thực tiễn để tạo ra môi trường sống lành mạnh hơn cho tất cả mọi người.”

Phó giáo sư Đại học Purdue, Nusrat Jung, sử dụng thiết bị trong “phòng thí nghiệm nhà nhỏ” để tìm hiểu về chất lượng không khí trong

nhà. Ảnh: Đại học Purdue

Phòng thí nghiệm nhà nhỏ này, nằm bên ngoài Tòa nhà Kỹ thuật Dân dụng Delon và Elizabeth Hampton của Đại học Purdue, cho phép các nhà khoa học nghiên cứu chất lượng không khí trong nhà một cách toàn diện hơn so với các phương pháp trước đây. Ảnh: Đại học Purdue