制動粉塵如何最終會傷害你的肺部

新的研究表明製動器和輪胎粉塵 - 一團微小的金屬顆粒 - 可能對呼吸系統健康造成嚴重破壞。

來自製動器和其他汽車系統的金屬以微粒的形式進入空氣,在繁忙的道路上徘徊。 雖然尾氣排放可能會隨著更多的零排放車輛上街而下降,但制動和輪胎灰塵是公路空氣污染的主要來源,並沒有顯示出減弱的跡象。

在雜誌 環境科學與技術研究人員描述了汽車排放的金屬如銅,鐵和錳如何與已經在空氣中的富含酸性硫酸鹽的顆粒相互作用,產生有毒的氣溶膠。

佐治亞理工學院地球與大氣科學學院教授羅德尼·韋伯說:“繁忙的高速公路上方的空氣中正在發生連鎖反應。” “大氣中的硫酸硫酸與交通釋放出的那些金屬接觸並改變其溶解度,使它們在吸入時更有可能引起氧化應激。”

這項由美國國家科學基金會和美國環境保護署贊助的研究表明,金屬主要以不溶形式排放,但在與硫酸鹽混合後會逐漸溶解。


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“硫酸鹽長期以來一直與不良的健康影響相關聯,”地球與大氣科學學院以及化學與生物分子工程學院的教授Athanasios Nenes說。 “以前的假設是酸性硫酸鹽會灼傷您的肺內壁,進而導致不良的健康影響。 但僅空氣中的酸不足以真正產生這種影響。”

但研究人員說,硫酸鹽在吸入金屬之前可以起到關鍵作用,這可以解釋硫酸鹽與不良健康影響之間的關係。

'吸煙槍'

研究人員收集了亞特蘭大兩個地方的環境顆粒物樣本 - 一個位於主要州際高速公路附近,另一個城市站點距離道路420米。 他們分析了樣品的化學成分,粒度分佈和酸度。

發現的大量環境硫酸鹽在尺寸上與金屬顆粒相似,表明環境硫酸鹽和金屬在單個顆粒內混合,經過數小時或數天,酸性硫酸鹽將金屬轉化為可溶形式。

為了量化氣溶膠的危險程度,研究人員開發了一種高通量分析系統,用於化學分析 - 稱為氧化潛能 - 模擬這種混合物對細胞生物的毒性反應。 該儀器用於生成關於環境氣溶膠氧化潛力的大型數據集,當在早期的流行病學研究中使用時,佐治亞理工學院和埃默里大學的研究人員發現,化學分析與亞特蘭大的哮喘和喘息住院患者在統計學上相關。

在這項新研究中,研究人員觀察到,該測定所顯示的峰值毒性與含有最大量可溶性金屬的顆粒密切相關,這些顆粒僅在金屬顆粒與高酸性硫酸鹽混合時才會發生。

“那是吸煙槍,”內內斯說。 “硫酸鹽基本上溶解了那些金屬; 當你吸入這些顆粒時,金屬可能會被直接吸收到血液中並導致整個身體出現問題。 有史以來第一次出現了解釋為什麼少量酸性硫酸鹽會對健康產生不利影響的機制。“

從距離高速公路較遠的測試地點採集的樣品含有較少的顆粒金屬,仍然足以導致氧化潛力增加,表明道路污染可能在空氣中傳播,並可能導致周圍地區出現問題。

甚至電動車

制動器和輪胎產生的灰塵不是空氣中唯一的金屬來源。 焚化爐和其他形式的燃燒也會產生礦物粉塵和金屬顆粒,這些顆粒可與硫酸鹽混合以引發類似的反應。

研究人員指出,雖然美國東南部的顆粒硫酸鹽含量在過去的15年中有所下降,因為發電廠的二氧化硫排放量已經下降,但空氣中仍有足夠的酸性硫酸鹽可以保持顆粒的pH值非常低, 0到2的範圍,將不溶性環境金屬轉化為可溶形式。

“車輛排氣管排放量正在下降,但即使你駕駛電動車,這種制動排放仍會在一定程度上保持不變,”韋伯說。 “因此,這種過程將在未來繼續發揮作用,並且在我們研究顆粒物質對健康的影響時將是一個重要的考慮因素。”

資源: 佐治亞理工學院

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