Новая система мониторинга в реальном времени фиксирует поминутные изменения содержания токсичных металлов в результате загрязнения от транспорта. Исследования показывают, что источники, не связанные с выхлопными газами, включая износ тормозов, значительно влияют на риски для здоровья в городах.
Каждый вдох в оживлённой городской среде содержит мелкие и ультрамелкие частицы, в тысячи раз меньшие, чем человеческий волос, с внедрёнными в них токсичными металлами. Новое исследование Национального тайваньского университета показывает, как передовые технологии мониторинга трансформируют наше понимание их воздействия на здоровье.
Прорывное исследование
Исследование, опубликованное в журнале Journal of Hazardous Materials, демонстрирует, как новая система мониторинга в реальном времени с высоким временным разрешением повышает точность оценки рисков развития рака от тяжёлых металлов, образующихся в результате дорожного движения.
Команда исследователей под руководством профессора Та-Чи Хсиао из Института аспирантуры по экологической инженерии Национального тайваньского университета, профессора И-Пин Линь из того же института и профессора Вэнь-Че Хоу из Департамента экологической инженерии Национального университета Ченг Кунг разработала революционное устройство газообмена в сочетании с системой масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (GED-ICP-MS), которая может определять концентрацию следовых металлов в ультрамелких частицах каждые пять минут.
Это представляет собой значительное улучшение по сравнению с традиционными методами отбора проб на основе фильтров, которые обычно требуют 24-часового сбора проб и предоставляют только усреднённые суточные концентрации.
Возможности мониторинга в высоком разрешении
Помимо улучшения научного понимания, такая возможность мониторинга в реальном времени открывает новые возможности для оповещения о качестве воздуха и прогнозирования событий загрязнения, позволяя органам здравоохранения своевременно предупреждать о повышении концентрации токсичных металлов в часы пик или в другие периоды повышенного риска.
«Раньше мы как бы наблюдали за быстро меняющимися явлениями в замедленном режиме», — объясняет профессор Хсиао. «Традиционный 24-часовой отбор проб разбавляет пики загрязнения путём усреднения, скрывая фактические концентрации воздействия, которые люди испытывают в часы пик. Наша система реального времени наконец-то позволяет нам увидеть истинную картину событий загрязнения по мере их возникновения».
Анализ источников токсичных металлов
Особый интерес представляет анализ источников токсичных металлов, который выявил значительный вклад выбросов, не связанных с выхлопными газами, в риски для здоровья. Хотя автомобильные выхлопы давно признаны основной проблемой загрязнения, исследование показало, что частицы износа тормозных колодок и шин также играют важную роль в токсичности городского воздуха.
Команда определила, что эти «источники выбросов, не связанные с выхлопными газами» генерируют тяжёлые металлы, включая кобальт и никель, которые составляют 56% от общего риска для здоровья, несмотря на то, что вносят меньший вклад в площадь поверхности частиц.
Исследование открывает новые перспективы для политики продвижения электромобилей во всём мире. Хотя электромобили устраняют выбросы выхлопных газов, исследование показывает, что проблемы износа тормозов и шин сохраняются независимо от типа транспортного средства.
«Даже в полностью электрифицированном будущем нам всё равно потребуются более строгие правила по содержанию тяжёлых металлов в материалах тормозных колодок и составе шин», — отмечает профессор Хсиао.
Результаты исследования показывают, что текущие стратегии борьбы с загрязнением, сосредоточенные в основном на выхлопных газах, могут упускать из виду значительную часть проблемы.
Предоставлено Национальным тайваньским университетом.