الطائرات مصدرًا رئيسيًا للجزيئات متناهية الصغر المتطايرة في الهواء.. تسبب أمراض القلب والأوعية الدموية والتنفس

تتشكل الجسيمات متناهية الصغر أثناء عمليات الاحتراق، على سبيل المثال ، عند حرق الخشب أو الكتلة الحيوية، وكذلك في عمليات توليد الطاقة والعمليات الصناعية، إلى جانب حركة المرور على الطرق.

تعد المطارات الكبيرة مصدرًا رئيسيًا لهذه الجسيمات متناهية الصغر، والتي يقل حجمها عن 100 مليون من المليمتر (100 نانومتر)، نظرًا لأنها صغيرة جدًا ، يمكنها اختراق الجهاز التنفسي السفلي بعمق، والتغلب على حاجز الهواء والدم، واعتمادًا على تكوينها، تسبب تفاعلات التهابية في الأنسجة، على سبيل المثال، ويشتبه في أن الجزيئات متناهية الصغر قادرة على التسبب في أمراض القلب والأوعية الدموية.

مراقبة الهواء

لعدة سنوات، كانت وكالة هيسيان للحفاظ على الطبيعة والبيئة والجيولوجيا (HLNUG) تقيس عدد وحجم الجسيمات متناهية الصغر في محطات مراقبة الهواء بالقرب من مطار فرانكفورت الدولي، على سبيل المثال، في ضاحية شوانهايم بفرانكفورت وفي راونهايم.

في العام الماضي، قام العلماء بقيادة البروفيسور ألكسندر فوجل من جامعة جوته في فرانكفورت بتحليل التركيب الكيميائي للجسيمات متناهية الصغر ووجدوا مجموعة من المركبات العضوية التي، وفقًا لبصماتها الكيميائية، نشأت من زيوت تزييت الطائرات.

لقد أكد فريق البحث الآن هذه النتيجة عن طريق المزيد من القياسات الكيميائية للجسيمات متناهية الصغر: نشأت بدرجة كبيرة من الزيوت النفاثة الاصطناعية، وكانت منتشرة بشكل خاص في أصغر فئات الجسيمات، أي الجسيمات بحجم 10 إلى 18 نانومتر.

يمكن لزيوت التشحيم هذه أن تدخل عمود العادم لمحركات الطائرات، على سبيل المثال ، من خلال فتحات حيث لا يتم الاحتفاظ بشكل كامل بقطرات الزيت بحجم النانو وأبخرة الزيت الغازية.

في التجارب المعملية، نجح الباحثون أيضًا في إعادة إنتاج تكوين جزيئات متناهية الصغر من زيوت التزليق، تحقيقا لهذه الغاية ، تم تبخير زيت تزييت المحرك الشائع لأول مرة عند حوالي 300 درجة مئوية في تيار غاز ساخن ، والذي يحاكي عمود العادم لمحرك الطائرة ، ثم يتم تبريده بعد ذلك. تم بعد ذلك قياس توزيع الحجم والحجم للجسيمات المشكلة حديثًا.

يوضح ألكسندر فوجل، أستاذ التحليلات البيئية للغلاف الجوي في معهد علوم الغلاف الجوي والبيئة بجامعة جوته في فرانكفورت، “عندما يبرد بخار الزيت ، تتشبع الإسترات الاصطناعية الغازية وتشكل نوى للجسيمات الجديدة التي يمكن أن تنمو بسرعة بعد ذلك إلى حوالي 10 نانومتر في الحجم.

نُشر العمل في مجلة Communications Earth & Environment .

خفض انبعاثات زيت التشحيم من المحركات النفاثة

يضيف فوجل “هذه الجسيمات، كما تشير تجاربنا، تشكل جزءًا كبيرًا من الجسيمات متناهية الصغر التي تنتجها محركات الطائرات، من الواضح أن الافتراض السابق بأن الجسيمات متناهية الصغر تنشأ أساسًا من الكبريت والمركبات العطرية في الكيروسين غير مكتمل، ووفقًا لنتائجنا، فإن خفض انبعاثات زيت التشحيم من المحركات النفاثة تنطوي على إمكانات كبيرة لتقليل الجسيمات متناهية الصغر”.

أظهرت التجارب أن تكوين الجسيمات متناهية الصغر في المحركات النفاثة لا يقتصر على احتراق الكيروسين وحده، يجب أن تأخذ تدابير التخفيف المحتملة هذا في الاعتبار، وهذا يعني أن استخدام الكيروسين منخفض الكبريت أو التحول إلى وقود طيران مستدام لا يمكن أن يقضي على كل التلوث الناجم عن الجزيئات متناهية الصغر.

ستفحص دراسة علمية شاملة أجرتها ولاية هيسن الفيدرالية ، والتي ستبدأ في عام 2023 ، التلوث الناجم عن الجسيمات متناهية الصغر وتأثيرها على الصحة، في هذا السياق ، يمكن أن تساعد نتائج الدراسة الحالية في تحديد الجسيمات الخاصة بالمطار واستنباط تدابير التخفيف الممكنة.