Sebbene le emissioni allo scarico potrebbero diminuire negli anni a venire man mano che più veicoli a emissioni zero colpiscono le strade, una delle principali fonti di inquinamento atmosferico in autostrada non mostra segni di cedimento:la polvere dei freni e dei pneumatici.

I metalli dei freni e di altri sistemi automobilistici vengono emessi nell'aria sotto forma di particelle fini, indugiare su strade trafficate. Ora, i ricercatori del Georgia Institute of Technology hanno dimostrato come quella nuvola di minuscole particelle metalliche potrebbe devastare la salute respiratoria.

In uno studio pubblicato il 31 gennaio sulla rivista Scienze e tecnologie ambientali , i ricercatori hanno descritto come i metalli emessi dai veicoli come il rame, ferro e manganese interagiscono con le particelle acide ricche di solfato già nell'aria per produrre un aerosol tossico.

"C'è una reazione a catena che sta accadendo nell'aria sopra le autostrade trafficate, "ha detto Rodney Weber, un professore alla School of Earth &Atmospheric Sciences della Georgia Tech. "Il solfato acido nell'atmosfera entra in contatto con quei metalli emessi dal traffico e ne modifica la solubilità, rendendoli più suscettibili di causare stress ossidativo se inalati".

Lo studio, che è stato sponsorizzato dalla National Science Foundation e dalla U.S. Environmental Protection Agency, ha mostrato come i metalli vengono emessi principalmente in forma insolubile ma diventano lentamente solubili dopo la miscelazione con il solfato.

"Il solfato è stato a lungo associato a effetti negativi sulla salute, " disse Atanasio Nenes, un professore e Georgia Power Scholar presso la School of Earth &Atmospheric Sciences e la School of Chemical &Biomolecular Engineering. "La vecchia ipotesi era che il solfato acido bruciasse il rivestimento dei polmoni, che a sua volta porta i cattivi effetti sulla salute. Ma non c'è abbastanza acido nell'aria da solo per avere davvero quell'impatto".

Ma il solfato svolge un ruolo chiave nel rendere solubili i metalli prima che vengano inalati, che potrebbe spiegare l'associazione del solfato con effetti negativi sulla salute, hanno detto i ricercatori.

I ricercatori hanno raccolto campioni di particolato ambientale in due località di Atlanta:una vicino a una delle principali autostrade interstatali e un altro sito urbano a 420 metri di distanza dalla carreggiata. Hanno analizzato il contenuto chimico, distribuzione dimensionale e acidità dei campioni.

Una quantità significativa del solfato ambientale trovato era di dimensioni simili alle particelle metalliche, suggerendo che il solfato e i metalli ambientali erano mescolati all'interno di singole particelle, che in ore o giorni consentirebbe al solfato acido di convertire il metallo in una forma solubile.

Per quantificare quanto pericoloso potrebbe essere l'aerosol, i ricercatori hanno sviluppato un sistema analitico ad alto rendimento per un test chimico - chiamato potenziale ossidativo - che simula la risposta tossica che una tale miscela avrebbe sugli organismi cellulari. Questo strumento è stato utilizzato per generare grandi serie di dati sul potenziale ossidativo dell'aerosol ambientale, che, se utilizzato in un precedente studio epidemiologico, i ricercatori della Georgia Tech e della Emory University hanno scoperto che il test chimico era statisticamente associato ai ricoveri ospedalieri ad Atlanta per asma e respiro sibilante.

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno osservato che il picco di tossicità indicato dal test era strettamente correlato a quelle particelle che contenevano la maggiore quantità di metalli solubili, che si verificava solo quando le particelle metalliche si mescolavano con solfato altamente acido.

"Questa è la pistola fumante, " Nenes ha detto. "Il solfato essenzialmente dissolve quei metalli; quando respiri quelle particelle, i metalli potrebbero essere assorbiti direttamente nel flusso sanguigno e causare problemi in tutto il corpo. Per la prima volta, emerge un meccanismo per spiegare perché piccole quantità di solfato acido possono influire negativamente sulla salute".

Mentre il campione prelevato dal sito di prova situato più lontano dall'autostrada aveva meno particolato metallico, ce n'era ancora abbastanza per provocare un aumento del potenziale ossidativo, mostrando che l'inquinamento stradale potrebbe viaggiare attraverso l'aria e potenzialmente causare problemi anche nelle aree circostanti.

La polvere di freni e pneumatici non è l'unica fonte di metalli nell'aria. Gli inceneritori e altre forme di combustione producono anche polveri minerali e particelle metalliche, che potrebbe mescolarsi con solfato per innescare una reazione simile.

I ricercatori hanno notato che mentre la quantità di solfato di particolato negli Stati Uniti sudorientali è diminuita negli ultimi 15 anni poiché le emissioni di anidride solforosa delle centrali elettriche sono diminuite, c'è ancora abbastanza solfato acido nell'aria per mantenere il pH delle particelle molto basso, nell'intervallo da 0 a 2, trasformando metalli ambientali insolubili in una forma solubile.

"Le emissioni di scarico dei veicoli stanno diminuendo, ma questi tipi di emissioni da frenata rimarranno in una certa misura, anche se guidi un'auto elettrica, " Weber ha detto. "Pertanto, questo tipo di processo continuerà a svolgersi in futuro e sarà una considerazione importante quando esamineremo gli effetti sulla salute del particolato".

Questo materiale si basa sul lavoro sostenuto dalla National Science Foundation con il Grant No. 1360730 e dall'Environmental Protection Agency degli Stati Uniti con il Grant No. RD834799. Qualsiasi opinione, risultati, e le conclusioni o le raccomandazioni espresse in questo materiale sono quelle degli autori e non riflettono necessariamente le opinioni della National Science Foundation o della U.S. Environmental Protection Agency.