تولید ۲.۳ ذرات معلق هوا از طریق لنت و لاستیک| آلاینده‌هایی که هیچ گاه دیده نمی شوند!

بازار؛ گروه خودرو: آلودگی هوای این روزهای تهران و سایر کلانشهرها، انگشت اتهام را به سوی خودرو و سوخت نشانه رفته است، غافل از اینکه خودرو و سوخت تنها یک سوم در انتشار ذرات ریز معلق خودرویی سهم دارند و مابقی به عوامل و بازیگران دیگری مانند لاستیک و لنت منوط می‌شود. قطعاتی که با انتشار ذرات معلق، سیاهی را به آسمان آبی شهرها هدیه کردند.

هرچند که باید اشاره داشت در دسته بندی آلودگی هوا، میزان ذرات معلق مهم تر و بیشتر از فاکتورهای مانند هیدرید کربن نسوخته، دی اکسید کربن و ناکس است. شاید نیاز باشد که در این خصوص سازمان و نهادهای نظارتی به تولید قطعات مذکور بیشترین توجه را کنند. در این گزارش سعی کردیم با بررسی عوامل انتشار ذرات معلق اروپا و آمریکا و قیاس آن با دلایل کشور، سهم آلودگی را مشخص کنیم، در ادامه آن را از نظر خواهیم گذراند:

سهم خودروها در انتشار ذرات معلق
ذرات معلق (PM) از مرگبارترین انواع آلودگی قابل استنشاق در هوا هستند که غالبا به دو دسته تقسیم می‌شوند. ذرات معلق درشت (PM ۱۰) که بیشتر در مجاورت جاده‌ها یا صنایع مولد غبار یافت می‌شوند و قطرشان بزرگتر از ۲.۵ میکرون و کوچکتر از ۱۰ میکرون است. ذرات معلق ریز (PM ۲.۵) که قطرشان ۲.۵ میکرون یا کمتر است و بیشتر به شکل دود و مه‌دود دیده می‌شوند و به طور مستقیم از منابعی مانند آتش‌سوزی‌های جنگلی، واکنش گازهای خروجی از نیروگاه‌ها، صنایع و خودروها در هوا شکل می‌گیرند.

ذرات معلق ریز عموما خطرناکتر از ذرات معلق درشت هستند چرا که می‌توانند به ریه‌ها نفوذ کرده و حتی وارد جریان خون می‌شوند و به حمله قلبی، کاهش عملکرد ریه، ضربان نامنظم قلب، تشدید آسم و مرگ ناگهانی در بیماران قلبی و تنفسی منجر شوند.

همچنین ذرات معلق ریز از مهمترین عوامل تاری هوا و کاهش دید محسوب می‌شوند. امکان انتقال این ذرات از طریق باد و در نتیجه آلوده کردن خاک و آب نیز وجود دارد. ترکیبات آن‌ها آب دریاچه‌ها و رودها را اسیدی کرده و تعادل غذایی در محیط‌های آبی را بر هم می‌زنند.

منشا ذرات معلق و انتشار آن به پارامترهای بسیار زیادی وابسته است. اقلیم جغرافیایی، سطح رطوبت، وزش باد، مجاورت با تاسیسات و کارخانجات صنعتی و پالایشگاه‌ها و در انتها شکل و حجم حمل‌ونقل جاده‌ای می‌تواند بر مقدار و ترکیب شیمیایی ذرات معلق تاثیرگذار باشد.

غالبا منبع انتشار در دو گروه انتشار ناشی از منابع طبیعی و انسان‌ساخت دسته‌بندی می‌شوند. انسان‌ساخت‌ها هم به دو دسته منابع ساکن و منابع متحرک تقسیم می‌شوند.

در بعضی کشورها، مثل آمریکا سهم کشاورزی و گرد و غبار بسیار بیشتر از سهم فرآیندهای صنعتی، احتراق سوخت و منابع متحرک است. این در حالی است که تحقیقی که در منطقه ترافیکی یکی از شهرهای آلمان انجام شد، سهم تردد خودروها ۵۰% از کل سهم انتشار ذرات معلق را داشته است.

وجود ناخالصی سوخت‌ها و احتراق ناقص سوخت در موتور عامل اصلی انتشارات اگزوزی و سایش لاستیک خودروها، لنت ترمز، آسفالت خیابان‌ها و معلق شدن مجدد گرد و خاک ناشی از تردد خودروها، عوامل اصلی انتشارات غیراگزوزی خودروهاست

انتشار ناشی از حمل و نقل نیز به دو گروه اصلی انتشارات اگزوزی و غیر اگزوزی تقسیم می‌شوند. وجود ناخالصی سوخت‌ها و احتراق ناقص سوخت در موتور عامل اصلی انتشارات اگزوزی و سایش لاستیک خودروها، لنت ترمز، آسفالت خیابان‌ها و معلق شدن مجدد گرد و خاک ناشی از تردد خودروها، عوامل اصلی انتشارات غیراگزوزی خودروهاست.

اما با توجه به نوع سوخت خودرو (بنزین، دیزل، CNG و برق)، چرخه رانندگی، وزن خودرو، خواص لنت ترمز، جنس تایرها، ساختار جاده و ... نسبت سهم اجزاء متفاوت انتشار خودرویی متفاوت خواهد بود. این درحالی است که در اقلیم‌ها و فصول متفاوت نسبت انتشار خودرویی به انتشار کل متفاوت خواهد بود. در ادامه مطالعات انجام شده در اروپا، آمریکا و ایران برای مقادیر میانگین انتشار غیراگزوزی خودرو و نسبت آن به کل انتشار ذرات معلق آمده است.

منشا انتشار ذرات معلق اروپا
اگرچه سهم آلایندگی ذرات معلق ناشی از حرکت خودروها (اگزوزی و غیر اگزوزی) در فصول متفاوت و در جغرافیای متفاوت، با هم تفاوت جدی دارند، اما مطالعه میانگین انتشار ذرات معلق در اروپا در گروه حمل‌ونقل می‌تواند شمایل کلی رفتار انتشار و نسبت این دو به کل انتشار را مشاهده کرد.

این بدان مفهوم است که PM۱۰ نزدیک به ۵۰ درصد از سهم خودرو متعلق به آلایندگی احتراقی و ۵۰ درصد غیر احتراقی (ترمز، تایر، جاده) اما این مقادیر برای PM۲.۵ نزدیک به ۷۰ درصد سهم آلایندگی احتراقی و ۳۰ درصد سهم آلایندگی غیر(ترمز، تایر، جاده) احتراقی است.

اما شکل فوق نشان می دهد در اروپا (میانگین) اولا مجموع ذرات معلق PM۲.۵ ناشی از خودرو (احتراقی و غیراحتراقی) کمتر از ۱۴% کل انتشار است. ۸% آن اگزوزی و ۶% آن سایش ترمز، تایر و آسفالت است. قابل توجه اینکه درصد ذرات معلق احتراقی خودروها به کل انتشار (اگزوز و غیر اگزوز) در حال کاهش است، اما درصد ذرات معلق غیر احتراقی خودروها، با شیب کمی در حال افزایش است.

منشا انتشار ذرات معلق آمریکا
تناسب سهم آلایندگی خودرویی احتراقی و غیراحتراقی در ایالت‌های آمریکا بسیار متفاوت است. تفاوتی که در مقادیر منتشر شده مراجع آمریکایی وجود دارد، آن است که منابع انتشار غیر اگزوزی علاوه بر سایش لنت ترمز، تایر و آسفالت، انتشار مجدد گرد و خاک ناشی از حرکت خوردو را نیز در این گروه به حساب آورده‌اند.

اگرچه رفتار کلی PM۱۰ ناشی از احتراقی و غیر احتراقی، در کالیفرنیا شبیه به اروپاست، اما جالب توجه است که بر خلاف اروپا همیشه سهم غیراحتراقی‌ها، چه در گذشته و چه در حال بالاتر از سهم احتراق است. قابل توجه آن‌که سهم انتشار PM۱۰ از منابع خودرویی ۱۵% از کل انتشار PM۱۰ در سال ۲۰۱۹  در کالیفرنیا بوده است.

در مورد PM۲.۵ هم شرایط به همین منوال است و نه تنها نشانه‌ای از کاهش آن دیده نمی‌شود بلکه در حال افزایش است. پیش‌بینی آنکه سهم انتشار PM۲.۵ از منابع خودرویی ۱۳% از کل انتشار PM۲.۵ در سال ۲۰۳۵ در کالیفرنیا برسد که کمتر از ۲% انتشار اگزوزی و ۱۱% دیگر انتشار اگزوزی ناشی از سایش لنت ترمز، سایش تایر، آسفالت و گرد و خاک ناشی از حرکت خودرو است.

منشا انتشار ذرات معلق ایران
مطالعاتی توسط شرکت کنترل کیفیت هوا- وابسته به شهرداری تهران تحت عنوان "آنالیز شیمیایی ذرات معلق (PM ۲.۵) هوای شهر تهران به منظور مطالعات منشأیابی" در اسفند ۹۲ تا بهمن ۹۳ انجام شده است که به صورت میانگین سالانه سهم حمل ونقل را از ذرات معلق ریز ۲۹% کل ذرات می‌داند.

هر چند این مطالعه مشخص نمی‌کند از منظر کمی چه سهمی از این ۲۹% انتشار اگزوزی و چه سهمی انتشار غیر اگزوزی (لنت ترمز، تایر، آسفالت) است، هر چند همه این موارد را موثر در این مقدار می‌داند.

دو سوم ذرات ریز معلق خودرویی غیر اگزوزی
مطالعه جدیدی در حال انجام است تا آنجا که در یک چرخه متداول حرکتی خودرو، سایش لنت ترمز نیز بر حسب mg/km اندازه‌گیری شود. بطور مثال انتشار مجاز ذرات معلق ناشی از احتراق در چرخه استاندارد اروپایی NEDC برابر با ۴.۵ mg/km است.

آزمون‌ها برای هر خودرو به ازای هر کیلومتر پیمایش، در همین چرخه می‌تواند انجام گیرد. مطالعه‌ای که مرکز بین‌المللی استاندارد خودرو ژاپن (JASIC) در سال ۲۰۱۷ انجام داده، مطالعات فوق را تایید می‌کند و انتشار PM ۲.۵ در چرخه استاندارد NEDC برای لنت ترمزهای آزمون شده بین ۲.۶-۵mg/km بسته به جنس، اندازه‌گیری کرده‌است.

 چنین مطالعه‌ای در همان مرکز در سال ۲۰۱۸ برای آزمون تایر در یک جاده متداول در ژاپن، سایش و گردوغبار را برای سیکل ژاپن (JC۰۸) ۳.۷mg/km اندازه‌گیری کرده است.

از این رو مطالعات حاضر نشان داد یک‌سوم از سهم انتشار ذرات ریز معلق خودرویی اگزوزی و دو سوم آن غیر اگزوزی، به صورت میانگین و تخمین مورد قبول است. هر چند پیشنهاد است این آزمون‌ها در چرخه رانندگی ملی و مطابق با سوخت متداول در کشور و مواد موجود در ساخت لنت ترمز، تایر و آسفالت جاده‌ها انجام پذیرد.