Secondary organic aerosols formation in indoor environment : the role of housecleaning products
Formation d'aérosols organiques secondaires en air intérieur : le rôle des produits ménagers
Résumé
Limonene is a widely employed Volatile Organic Compound (VOC) in scented products used in indoor environments such as household cleaners. Besides, ozone concentration, influenced by outdoor concentration and indoor sources, can be quite important to initiate gas phase chemistry and to possibly lead to SOAs formation in indoor environment. This work investigates the formation of SOAs from limonene ozonolysis in indoor conditions. It combines simulation chamber ozonolysis experiments and field studies in an experimental house allowing reproduction of real conditions for household products use situations. To search for limonene oxidation tracers, a new analytical approach is employed. Both gas and particulate phases are simultaneously collected, respectively on sorbent tubes and filters, and molecular composition is investigated using PFBHA and MTBSTFA derivatisation prior to thermal-desorption coupled with gas chromatography and mass spectrometry (TD-GC-MS) analysis. The field campaign was achieved in the experimental house MARIA especially designed for indoor air problematic studies. Experiments were performed following scenario of limonene containing household product use in realistic conditions. Limonene concentrations and particles formation and growth were observed consequently to the use of house cleaning product. Chemical characterization of both gas and particulate phases allowed identification of limonene ozonolysis tracers, such as limononaldehyde, limonaketone or ketolimonic acid. Therefore, the methodology employed allowed for the particle formation attribution to the ozonolysis of the emitted limonene, detected compounds toxicity evaluation. This study provides an insight into particle exposure and sources reduction in real indoor atmosphere.
Les produits de consommations tels les produits d'entretien émettent de nombreux composés organiques volatils (COVs), dont le limonène, dans l'air intérieur où ils peuvent réagir avec les agents oxydants tel l'ozone dont les concentrations peuvent être importantes, pour former des aérosols organiques secondaires (AOS). Cette étude a pour objectif l'étude de la formation d'aérosols organiques secondaires (AOS) à partir de l'ozonolyse du limonène en air intérieur en combinant deux approches : des campagnes en atmosphère simulée pour caractériser les produits d'oxydation du limonène, et en atmosphère réelle dans une maison expérimentale. Afin de rechercher les composés caractéristiques de cette réactivité, une nouvelle méthode analytique a été mise en oeuvre. Les phases gazeuse et particulaire sont prélevées simultanément et dérivatisées avant analyse en thermodésorption couplée à la chromatographie gazeuse et spectrométrie de masse (TD-GC-MS). Un produit ménager contenant du limonène a été employé dans des conditions réalistes, dans la maison témoin MARIA, en présence d'ozone. L'emploi du produit ménager a été suivi par l'augmentation des concentrations en limonène ainsi que la formation de particules de quelques dizaines de nanomètres de diamètre. L'analyse des phases gazeuse et particulaire a permis entre autre l'identification de composés provenant spécifiquement de l'oxydation du limonène (cétolimonene, le limononaldéhyde et l'acide cétolimonique), ces composés apparaissant ou voyant leur concentration augmenter après l'emploi du produit ménager. Ainsi, cette étude a mis en évidence la formation de produits secondaires liée à l'utilisation de produits ménagers contenant des COV réactifs et précurseurs d'AOS. La méthodologie mise en oeuvre au cours de ce travail permet la caractérisation des produits de réaction en air intérieur, l'évaluation de leur toxicité et, de ce fait, l'exposition des populations. Elle représente ainsi un outil précieux pour l'identification des sources des particules afin de les réduire.