Исследование Калифорнийского университета в Ирвине показывает, что большинство частиц, выбрасываемых при торможении транспортных средств, электрически заряжены, что предлагает потенциальный метод снижения загрязнения воздуха с помощью электростатических осадителей. Подчеркивая проблемы здоровья и экологической справедливости, связанные с выбросами, не связанными с выхлопными газами, полученные результаты подчеркивают важность решения проблемы выбросов от тормозов, особенно в районах с низкими доходами и интенсивным движением транспорта.
Эта работа может помочь в борьбе с важным источником загрязнения воздуха.
Исследователи имеют ограниченное представление о частицах, выбрасываемых в воздух при торможении автомобиля. Однако есть признаки того, что эти частицы могут представлять больший риск для здоровья, чем выбросы из выхлопной трубы.
В новом исследовании в Труды Национальной академии наукИсследователи Калифорнийского университета в Ирвайне показывают, как большинство этих частиц, выбрасываемых во время легкого торможения, несут электрический заряд – что потенциально можно использовать для снижения загрязнения воздуха транспортными средствами.
«Мы обнаружили, что до 80% аэрозольных частиц, выбрасываемых при торможении, электрически заряжены, и что многие из них на самом деле сильно заряжены», — сказал Адам Томас, докторант лаборатории Джима Смита, профессора химии, возглавлявшего исследование проводилось совместно с постдокторантом UCI Паулюсом Бауэром.
Для выполнения работы команда использовала большой токарный станок, чтобы раскрутить отсоединенный тормозной диск и суппорт. Затем они измерили электрический заряд аэрозолей, выбрасываемых в воздух, и обнаружили цифру в 80 процентов.
«Я был очень удивлен», — сказал Смит. «Мы также были удивлены тем, что это на самом деле не изучалось, учитывая, насколько распространены автомобили в человеческом обществе».
Последствия для общественного здравоохранения и окружающей среды
Исследование является частью более широкой работы команды UCI, направленной на понимание воздействия на здоровье населения выбросов, не связанных с выхлопными трубами, в районах с автомобильным движением, включая многие районы Южной Калифорнии.
«Токсичность и влияние частиц износа тормозов на здоровье в значительной степени неизвестны», — сказал Манабу Шираива, профессор химии аэрозолей в UCI и один из исследователей, стоящих за общеуниверситетским проектом. «Недавние результаты моей лаборатории показывают, что они могут вызывать окислительный стресс, но необходимы дополнительные исследования».
Новое исследование раскрывает проблему, которая может обостриться по мере того, как электромобили будут становиться все более распространенными в течение следующих нескольких десятилетий. Электромобили, пояснил Смит, на самом деле не являются транспортными средствами с нулевым уровнем выбросов, поэтому муниципалитетам необходимо подумать о стратегиях по сокращению выбросов от использования тормозов, а также выхлопных труб.
Решение проблемы выбросов при торможении
Команда обнаружила, что процент выбрасываемых заряженных частиц во многом зависит от состава материала тормозных колодок. Поскольку частицы несут электрический заряд, их относительно легко удалить из воздуха.
«Если им будут предъявлены обвинения, их можно будет легко убрать из воздуха, прежде чем у них появится шанс оказать какое-либо влияние на здоровье», — сказал Смит. «Все, что вам нужно сделать, это собрать их с помощью электростатического осадителя — устройства, которое подвергает заряженные частицы воздействию электрического поля и эффективно их уносит».
Риск для здоровья населения, создаваемый выбросами тормозов, неравномерно ложится на население: районы городов с низкими доходами, как правило, более загружены дорожным движением, чем другие, что создает проблему экологической справедливости, когда определенные социально-экономические классы более подвержены выбросам тормозов, чем другие. .
По словам профессора Барбары Финлейсон-Питтс, заслуженного профессора химии и главного исследователя проекта в UCI, выбросы при торможении недостаточно хорошо изучены, но потенциально значительны в районах с интенсивным движением транспорта. «Эти районы часто находятся в более бедных общинах и подчеркивают важный аспект экологической справедливости, который в значительной степени упускается из виду», — сказала Финлейсон-Питтс.
Ссылка: «Автомобильное торможение является источником сильно заряженных аэрозольных частиц», Адам Э. Томас, Паулюс С. Бауэр, Мишель Дам, Вероник Перро, Лиза М. Винген и Джеймс Н. Смит, 11 марта 2024 г., Труды Национальной академии наук.
DOI: 10.1073/pnas.2313897121
Команда UCI работает с местными общественными организациями, такими как Ассоциация района Мэдисон-Парк в Санта-Ане, которая помогает распространять научные открытия UCI среди общественности. Финансирование исследования поступило за счет сборов, уплаченных Volkswagen в рамках соглашения 2016 года, достигнутого с Министерством юстиции Калифорнии, которое установило, что компания использовала устройства, которые способствовали увеличению загрязнения воздуха.