Neue Untersuchungen zeigen, wie Bremsen- und Reifenstaub - eine Wolke winziger Metallpartikel - die Gesundheit der Atemwege verheerend beeinflussen kann.

Metalle aus Bremsen und anderen automobilen Systemen treten als feine Partikel in die Luft ein und verweilen über stark befahrenen Straßen. Obwohl die Auspuffemissionen sinken könnten, wenn mehr emissionsfreie Fahrzeuge auf die Straßen dringen, zeigt sich, dass Bremsen- und Reifenstaub, eine Hauptquelle für die Luftverschmutzung auf der Autobahn, keine Anzeichen für eine Abschwächung zeigen.

In der Fachzeitschrift Umweltwissenschaft & TechnologieForscher beschreiben, wie vom Fahrzeug emittierte Metalle wie Kupfer, Eisen und Mangan mit sauren sulfatreichen Partikeln in der Luft interagieren, um ein giftiges Aerosol zu produzieren.

"Es liegt eine Kettenreaktion in der Luft über stark befahrenen Autobahnen", sagt Rodney Weber, Professor an der School of Earth & Atmospheric Sciences des Georgia Institute of Technology. "Saures Sulfat in der Atmosphäre kommt mit den vom Verkehr emittierten Metallen in Kontakt und verändert ihre Löslichkeit, wodurch sie beim Einatmen mit größerer Wahrscheinlichkeit oxidativen Stress verursachen."

Die Studie, die von der National Science Foundation und der US Environmental Protection Agency gesponsert wird, zeigt, wie die Metalle hauptsächlich in einer unlöslichen Form emittiert werden, aber nach dem Mischen mit Sulfat langsam löslich werden.

„Sulfat ist seit langem mit gesundheitsschädlichen Auswirkungen verbunden“, sagt Athanasios Nenes, Professor an der School of Earth & Atmospheric Sciences und der School of Chemical & Biomolecular Engineering. „Die alte Hypothese war, dass das saure Sulfat Ihre Lungenschleimhaut verbrennt, was wiederum zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen führt. Aber es ist nicht genug Säure allein in der Luft, um diese Wirkung wirklich zu erzielen. “

Aber Sulfat spielt eine Schlüsselrolle dabei, Metalle löslich zu machen, bevor sie inhaliert werden, was die Assoziation von Sulfat mit negativen gesundheitlichen Auswirkungen erklären könnte, sagen die Forscher.

Die Rauchende Pistole'

Die Forscher sammelten an zwei Standorten in Atlanta Proben von Partikeln in der Umgebung - einer in der Nähe einer großen Autobahn und ein weiterer 420-Standort in der Nähe der Straße. Sie analysierten den chemischen Gehalt, die Größenverteilung und die Acidität der Proben.

Eine signifikante Menge des gefundenen Umgebungssulfats hatte eine ähnliche Größe wie die Metallteilchen, was nahelegt, dass das Umgebungssulfat und die Metalle in einzelnen Teilchen gemischt waren, was über Stunden oder Tage dem sauren Sulfat erlauben würde, das Metall in eine lösliche Form umzuwandeln.

Um zu quantifizieren, wie gefährlich das Aerosol sein könnte, entwickelten die Forscher ein Hochdurchsatz-Analysesystem für einen chemischen Test - genannt oxidatives Potential -, das die toxische Reaktion simuliert, die eine solche Mischung auf zelluläre Organismen haben würde. Dieses Instrument wurde verwendet, um große Datensätze über das oxidative Potenzial von Umgebungsaerosolen zu generieren. Forscher der Georgia Tech und der Emory University fanden heraus, dass der chemische Test statistisch mit Krankenhauseinweisungen in Atlanta für Asthma und Keuchen assoziiert war.

In der neuen Studie beobachteten die Forscher, dass die von dem Test angegebene Spitzentoxizität eng mit jenen Partikeln korrelierte, die die größte Menge an löslichen Metallen enthielten, die nur auftrat, wenn metallische Partikel mit stark saurem Sulfat gemischt wurden.

"Das ist die rauchende Waffe", sagt Nenes. "Das Sulfat löst diese Metalle im Wesentlichen auf; Wenn Sie diese Partikel einatmen, können die Metalle direkt in den Blutkreislauf aufgenommen werden und Probleme im ganzen Körper verursachen. Zum ersten Mal zeigt sich ein Mechanismus, der erklärt, warum kleine Mengen sauren Sulfat die Gesundheit beeinträchtigen können. "

Während die Probe, die von der weiter von der Autobahn entfernten Teststelle entfernt wurde, weniger partikuläres Metall aufwies, gab es immer noch genug, um das oxidative Potenzial zu erhöhen, was zeigt, dass die Straßenverschmutzung durch die Luft wandern und möglicherweise auch Probleme in den umliegenden Gebieten verursachen könnte .

Sogar Elektroautos

Staub von Bremsen und Reifen ist nicht die einzige Quelle für Metalle in der Luft. Verbrennungsanlagen und andere Formen der Verbrennung erzeugen auch mineralischen Staub und metallische Partikel, die sich mit Sulfat mischen könnten, um eine ähnliche Reaktion auszulösen.

Die Forscher bemerken, dass, während die Menge von teilchenförmigem Sulfat im Südosten der Vereinigten Staaten in den vergangenen 15 Jahren abgenommen hat, da Schwefeldioxidemissionen von Kraftwerken gefallen sind, gibt es immer noch genug saures Sulfat in der Luft, um den pH der Teilchen sehr niedrig zu halten Die Bandbreite von 0 bis 2, bei der unlösliche Umgebungsmetalle in eine lösliche Form umgewandelt werden.

"Die Auspuffemissionen der Fahrzeuge gehen zurück, aber diese Art von Bremsemissionen wird auch dann noch in gewissem Umfang bestehen, wenn Sie ein Elektroauto fahren", sagt Weber. "Daher wird sich dieser Prozess in Zukunft fortsetzen und wird eine wichtige Überlegung sein, wenn wir die gesundheitlichen Auswirkungen von Feinstaub betrachten."

Quelle: Georgia Tech

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