新研究揭示了车辆刹车的未见排放

创建于10.26
一项最近的研究揭示,车辆刹车磨损是一个重要且未被充分探索的非排气交通排放源,释放出多种气体污染物。研究调查了不同刹车材料的挥发性有机化合物(VOCs)的实时排放,建立了这些气体与有害超细颗粒生成之间的直接联系。

关键亮点·无石棉有机(NAO)

刹车片在美国常用的产品中,发现其挥发性有机化合物(VOCs)的排放浓度显著高于欧洲市场典型的低金属无铜(LMCF)垫片。
· 该研究成功识别出来自两种刹车片类型的排放中超过200种不同的化学总公式。
· 在超细颗粒形成之前,始终观察到气体排放显著增加,这支持了这些有害颗粒是从排放的挥发性有机化合物(VOCs)中成核的假设。
· 在模拟正常城市驾驶的条件下,记录到了显著的排放,这挑战了人们普遍认为此类污染物仅在极端制动事件(如下坡)期间释放的看法。
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两块刹车片的故事

在一个受控的实验室环境中,研究人员使用针盘摩擦计比较了两种商业上常见的刹车材料:NAO和LMCF。结果显示,两者在挥发性有机化合物(VOC)排放方面存在显著差异。在相同的机械应力条件下,NAO材料的挥发性有机化合物排放浓度始终高于LMCF材料。
排放物的化学成分也有所不同。一个关键发现是,硅氧烷(一类基于硅的化合物)是NAO刹车片的特征性排放,特别是在高压力下,但在LMCF排放中几乎完全不存在。虽然两种刹车片类型的大多数其他挥发性有机化合物(VOCs)的整体范围相似,但这一发现使硅氧烷成为NAO刹车磨损的潜在追踪指标。

气体与粒子之间的联系

或许最关键的发现是气体排放与随后形成的超细颗粒之间的直接关系,这些颗粒的大小小于100纳米。这项研究首次明确表明气相排放的增加先于超细颗粒的形成。
在实验过程中,随着刹车盘温度的升高,挥发性有机化合物(VOC)浓度持续激增,在检测到纳米颗粒之前达到了峰值。这一观察结果强有力地支持了这样一种理论:来自刹车磨损的有害超细颗粒是通过这些挥发性有机化合物的成核形成的。

环境与健康影响

这项研究提出了关于常被宣传为“友好”替代品的刹车材料对环境影响的重要问题。研究发现,尽管NAO垫片有着“绿色”的声誉,但与LMCF垫片相比,它们排放的气体污染物更多。许多被识别的挥发性有机化合物(VOCs),如苯和甲醛,已知对人类健康有毒,这使得这些材料的净效益受到质疑。
此外,这些排放并不限于极端制动场景。实验显示,在与典型城市驾驶相对应的温度和速度下,挥发性有机化合物(VOC)的释放显著。这表明,减少刹车片的气体排放可能是降低城市中有害超细颗粒形成的关键策略,而实验室中测得的排放因子可能无法准确反映复杂的现实条件。
最近的一项研究表明,车辆制动器磨损是非废气交通排放的重要且未被充分探索的来源,释放出多种气态污染物。研究调查了不同制动材料挥发性有机化合物 (VOC) 的实时排放,从而在这些气体与有害超细颗粒的产生之间建立了直接联系。

主要亮点· 研究发现,美国常用的无石棉有机 (NAO)

刹车片排放的挥发性有机化合物 (VOC) 浓度明显高于欧洲市场上典型的低金属无铜 (LMCF) 刹车片。
· 该研究成功地从两种刹车片类型的排放中鉴定了 200 多种不同的化学和公式。
· 在超细颗粒形成之前,一直观察到气体排放明显增加,支持了这些有害颗粒从排放的挥发性有机化合物中成核的假设。
· 在模拟正常城市驾驶的条件下记录了大量排放,挑战了此类污染物仅在下坡等极端制动事件期间释放的普遍看法。
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两个刹车片的故事

在使用销钉式摩擦计的受控实验室环境中,研究人员比较了两种商业上流行的制动材料的排放:NAO 和 LMCF。结果表明,两者在VOC排放方面存在重大差异。在相同的机械应力条件下,NAO材料始终比LMCF材料排放更高浓度的VOCs。
排放物的化学成分也各不相同。一个关键发现是,硅氧烷是一组硅基化合物,是 NAO 刹车片的特征发射,特别是在高应力下,但在 LMCF 排放中几乎完全不存在。虽然大多数其他挥发性有机化合物的总体范围在两种刹车片类型之间相似,但这一发现使硅氧烷成为 NAO 制动器磨损的潜在示踪剂。

气体和颗粒之间的联系

也许最关键的发现是气体排放与随后形成的超细颗粒(小于 100 纳米的颗粒)之间的直接关系。该研究首次明确表明气相排放的增加先于超细颗粒的形成。
在实验过程中,随着制动盘温度的升高,VOC 浓度持续激增,在检测到纳米颗粒之前达到峰值。这一观察结果有力地支持了制动器磨损排放的有害超细颗粒是通过这些挥发性有机化合物成核形成的理论。

环境和健康影响

这项研究提出了关于通常作为“友好”替代品销售的制动材料对环境影响的重要问题。研究发现,尽管 NAO 垫具有“绿色”声誉,但与 LMCF 垫相比,NAO 垫排放的气态污染物更多。众所周知,许多已确定的挥发性有机化合物(例如苯和甲醛)对人体健康有毒,这让人对这些材料的净效益产生怀疑。
此外,这些排放并不局限于极端制动场景。实验表明,在与典型城市驾驶相对应的温度和速度下,挥发性有机化合物的释放量显着。这表明,减少刹车片的气体排放可能是减少城市中有害超细颗粒形成的关键策略,而实验室测量的排放系数可能无法准确反映复杂的现实世界条件。
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