Концентрация потенциально опасных микрочастиц биологического происхождения, которые находятся в зоне дыхания ползающего по ковру ребенка, примерно в четыре раза больше, чем в зоне дыхания взрослого человека. К такому выводу пришли ученые, проведя эксперимент на роботизированной модели ползающего ребенка, сообщается в статье, опубликованной в Environmental Science and Technology.

Значительная часть пыли, которая накапливается в домашних коврах, имеет биологическое происхождение; она включает в себя микроорганизмы, споры грибов, пыльцу и может быть опасна для здоровья человека. При механическом воздействии на ковер (например если по нему ходит взрослый человек или ползает ребенок) микрочастицы вновь поднимаются в воздух, и, если они оказываются в зоне дыхания человека, то, попадая на поверхность дыхательных путей, могут вызывать аллергию или привести к заболеваниям воздушных путей.

Ученые из США и Финляндии под руководством Брэндона Бура (Brandon E. Boor) из Университета Пердью оценили, сколько потенциально опасной пыли биологического происхождения приходится вдыхать ребенку и взрослому, перемещающимся по поверхности ковра. Чтобы не подвергать вредному воздействию пыли маленьких детей, ученые создали роботизированную модель ползающего ребенка. Покрытый металлической фольгой робот ползал по ковру и бил по нему «руками», поднимая в воздух частицы пыли.

Эксперимент проводился в комнате объемом около 81 кубического метра, которая была связана с окружающей средой, и состоял из трех стадий: «фоновой» стадии (10 минут, в течение которых никаких активных действий не совершалось), активной стадии (20 минут, в течение которых взрослый человек ходил по ковру, а роборебенок — ползал, так что пыль поднималась в воздух) и стадии «затухания» (15 минут, в течение которых пыль постепенно оседала обратно).

Чтобы отличить потенциально опасные частицы биологического происхождения от всех остальных, ученые использовали флуоресценцию под действием лазера. С помощью такого метода можно надежно определить фракцию флуорофоров в пыли, которые содержат флуоресцентные аминокислоты, флавины и коферменты, которые имеют биологическую природу и могут представлять опасность для здоровья. Ученые отмечают, что частицы небиологического происхождения тоже могут излучать, но их легко отделить по размеру: все они имеют диаметр меньше одного микрона.

Всего ученые исследовали пять различных типов ковров, которые содержали различное количество пыли (от 2,63 до 16,72 граммов на квадратный метр). Во время каждой из стадий авторы работы оценивали суммарное количество в воздухе частиц обоих типов — флуоресцентных и нефлуоресцентных — и их распределение по размеру и высоте. С помощью специальных датчиков авторы исследования сравнили состав и концентрацию пыли, которая находится в зонах дыхания ребенка и взрослого человека.

Распределение по размерам микрочастиц, находящихся в зоне дыхания ползающего по ковру ребенка, в зависимости от времени на трех стадиях эксперимента. Сверху показано распределение флуоресцентных частиц, посередине — всех частиц, снизу — суммарная концентрация. Tianren Wu et al./ Environmental Science & Technology, 2017

Распределение по размерам микрочастиц, находящихся в зоне дыхания ходящего по ковру взрослого человека, в зависимости от времени на трех стадиях эксперимента. Сверху показано распределение флуоресцентных частиц, посередине — всех частиц, снизу — суммарная концентрация. Tianren Wu et al./ Environmental Science & Technology, 2017

Оказалось, что и ползание, и хождение поднимает с ковра примерно одинаковое количество пыли (суммарно концентрация составляет примерно от 0,5 до 2 частиц на кубический сантиметр). Однако состав пыли биологического происхождения в зонах дыхания ребенка и взрослого отличается: если количество частиц размером от 2 до 6 микрон в них примерно одинаковое, то концентрация крупных частиц размером более 10 микрон значительно выше в зоне дыхания детей.

По оценкам ученых, за одну минуту на поверхность дыхательных детей путей может осаждаться от 100 до 1000 частиц. При этом в пересчете на один килограмм тела ползающие по ковру дети вдыхают примерно в четыре раза больше пыли, чем взрослые — при ходьбе. Авторы работы отмечают, что дополнительную опасность для ребенка пыль представляет из-за того, что по сравнению со взрослым он чаще держит рот открытым.

Стоит отметить, что среди всех вдыхаемых частиц опасность для здоровья представляют не только аллергены биологического происхождения. Некоторые частицы, например асбестовая пыль, углеродные нанотрубки или продукты горения нефти, могут приводить к легочным заболеваниям или вызывать рак. Однако такие частицы, как правило, не содержатся в домашних коврах в высоких концентрациях.

Автор: Александр Дубов