Iedereen weet dat auto's bijdragen aan luchtvervuiling. En als de meeste mensen kijken naar de bron, uitlaat is meestal wat in je opkomt.

Echter, nieuw onderzoek onder leiding van Reto Gieré van de Universiteit van Pennsylvania, werken met medewerkers over de hele wereld, helpt een andere belangrijke boosdoener aan het licht te brengen als het gaat om verkeersgerelateerde luchtvervuiling:kleine stukjes banden, remblokken, en wegmateriaal dat bij het passeren van voertuigen in de lucht blijft hangen.

"Steeds meer merk ik dat we niet genoeg weten over wat er op onze wegen gebeurt, " zegt Giere, professor en voorzitter van Penn's Department of Earth and Environmental Science in de School of Arts and Sciences. "Als je veel verkeer hebt, auto's, en vrachtwagens die voorbij rijden, ze brengen het stof op de wegen opnieuw in de atmosfeer, en dan wordt het ademend. Om de mogelijke gevolgen voor de gezondheid van deze stofdeeltjes te begrijpen, het is echt belangrijk om te begrijpen wat er op de weg ligt."

Hoewel de regelgevende inspanningen hebben geholpen om auto's schoner en efficiënter te maken, die beperkingen pakken de vervuiling die het gevolg is van banden- en remslijtage niet aan. Toenemende stedelijke congestie kan deze verergeren als bronnen van vervuiling en mogelijk nadelige gevolgen voor de gezondheid.

"Elk jaar sterven ongeveer 4 miljoen mensen voortijdig door luchtvervuiling, " zegt Gieré. "Van onveilig water is dat 2 miljoen. Toch hebben we een Duurzame Ontwikkelingsdoelstelling van de Verenigde Naties over watervervuiling, maar niet over de lucht."

Om licht te werpen op de inhoud van verkeersgerelateerd stof en de omstandigheden waardoor het zich eerder ophoopt, Gieré werkt samen met Duitse collega's van het Federal Highway Research Institute, de Duitse Meteorologische Dienst, en de Universiteit van Freiburg om de lucht langs bermen te bemonsteren en te analyseren. in 2017, ze publiceerden de bevindingen van een jaarlange bemonstering langs twee drukbezochte snelwegen in Duitsland, een met meer stop-and-go-verkeer en een andere in een meer landelijk gebied dat wordt begrensd door landbouwgronden.

Om het stof langs de bermen passief op te vangen, ze gebruikten op maat gemaakte cilindrische monsternemers met een transparante kleverige folie aan de onderkant om deeltjes op te vangen die hun weg naar binnen vinden. De onderzoekers controleerden de verzamelpunten en schakelden de kleverige "val" wekelijks uit.

Met behulp van optische microscopie om de verzamelde deeltjes in de lucht te analyseren, het team ontdekte dat de site met drukkere verkeerspatronen in totaal 30 procent meer deeltjes bevatte, met een grotere fractie afkomstig van bandenslijtage. Het weer speelde een belangrijke rol in de patronen die ze waarnamen; droge en warme omstandigheden waren geassocieerd met een grotere opeenhoping van deeltjes.

"Bij hogere temperaturen zagen we meer bandenslijtage, meer vervuiling dan bij tussenliggende temperaturen, " zegt Gieré. "Dit was precies analoog aan wat twee laboratoriumstudies vonden."

Met hogere temperaturen en meer droge perioden voorspeld onder klimaatverandering, Gieré merkt op dat dit probleem van bandenslijtage alleen maar erger kan worden, "wat belangrijk is, " hij zegt, "Omdat bijna 30 procent van de microplastics die wereldwijd in de oceanen terechtkomen, afkomstig is van banden."

In een recentere studie, vorige maand gepubliceerd in Aerosol- en luchtkwaliteitsonderzoek , Gieré en collega's gebruikten krachtige scanning-elektronenmicroscopie om de samenstelling van de deeltjes die zijn verzameld van de twee snelwegen die in het rapport van 2017 zijn bestudeerd, evenals een derde verzamelplaats, nauwkeuriger te identificeren. op een stedelijke snelweg met langzamer rijdend verkeer.

"De optische microscoop geeft ons een eerste benadering, " zegt Giere, "terwijl we met de scanning-elektronenmicroscoop onderscheid kunnen maken tussen bandenslijtage, rem slijtage, koolstof, of zoek uit of er mineralen in zitten."

Een volgende stap zetten, het team voerde ook monsters door een analyse die informatie geeft over de elementen waaruit elk exemplaar bestaat, energie-dispersieve röntgenspectroscopie genoemd.

Deze studie richtte zich op de verzamelde "supergrove" deeltjes, die groter zijn dan 10 micrometer. (Ter vergelijking, een mensenhaar heeft een diameter van ongeveer 75 micrometer.) deze deeltjes vormen minder een bedreiging voor de gezondheid dan die nog kleinere, die gemakkelijker worden ingeademd. Nog altijd, deze grotere deeltjes kunnen in waterlopen en bodem terechtkomen, dieren in het wild of mogelijk zelfs landbouwgewassen aantasten.

Negentig procent van de stofdeeltjes die op de drie locaties werden verzameld, was verkeersgerelateerd en de onderzoekers zagen opnieuw verschillen tussen de locaties. Het langzamer rijdende verkeer op de stedelijke weg produceerde minder deeltjes door remslijtage maar meer door banden; ze merkten op dat het rubber van de band bedekt was met mineralen en andere materialen van de wegen. De snelweg met meer stop-and-go-verkeer genereerde meer remdeeltjes.

Fabrikanten van banden en remblokken maken niet alle inhoud van hun producten bekend, maar het is bekend dat zink, leiding, antimoon, silicaten, cadmium, en asbest worden door sommigen gebruikt. Dit zijn chemicaliën die een gezondheidsrisico kunnen vormen als ze in het milieu terechtkomen of, als de banden worden verbrand, zoals soms door kolencentrales, de atmosfeer.

"Deze grove deeltjes zullen niet ver worden vervoerd, dus de vervuiling zal beperkt blijven tot de omgeving van deze wegen, vooral tijdens congestie, ', zegt Gieré. 'Maar ze verzamelen ook op de weg en spoelen dan weg in rivieren. Ons team gelooft dat dit een belangrijke manier is om microplastics in waterwegen te laten komen."

Een manier om deze vervuilingsweg te verminderen, zijn verkeersremmende maatregelen, zoals gecoördineerde verkeerslichten, die de hoeveelheid starten en stoppen die bestuurders moeten uitvoeren, verminderen. Giere en collega's, inclusief Ph.D. leerling Michael O'Shea, voeren ook soortgelijke experimenten uit in de straten van Philadelphia en vergelijken de vervuilingsniveaus tussen verschillende buurten om te zien wat er iets dichter bij huis gebeurt.