مترو شهر لندن آلوده به ذرات فلزی است که وارد جریان خون شما می‌شود

به گزارش گروه دانش و فناوری خبرگزاری آنا به نقل از وبگاه (سای تک دیلی)، محققان نوع جدیدی از تجزیه و تحلیل آلودگی را با استفاده از مغناطیس برای مطالعه نمونه‌های گرد و غبار از سالن‌های بلیت زیرزمینی، سکو‌ها و کابین اپراتور‌ها انجام دادند.

این تیم دریافت که نمونه‌ها حاوی سطوح بالایی از نوعی اکسید آهن به نام ماگمیت هستند. از آنجایی که اکسید شدن آهن به ماگمیت زمان می‌برد، نتایج نشان می‌دهد که ذرات آلودگی برای دوره‌های طولانی معلق هستند، به دلیل تهویه ضعیف در سرتاسر زیرزمین، به ویژه در سکو‌های ایستگاه.

قطر برخی از این ذرات به ۵ نانومتر می‌رسد: به اندازه‌ای کوچک که بتوان استنشاق کرد و در جریان خون قرار می‌گیرد، اما بسیار کوچک است که با روش‌های معمولی پایش آلودگی قابل جذب نیست. با این حال، مشخص نیست که آیا این ذرات خطری برای سلامتی دارند یا خیر.

مطالعات دیگر به سطح کلی آلودگی در زیرزمین و خطرات بهداشتی مرتبط با آن پرداخته اند، اما این اولین باری است که اندازه و نوع ذرات به طور مفصل مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد. محققان پیشنهاد می‌کنند که حذف دوره‌ای گرد و غبار از تونل‌های زیرزمینی و همچنین نظارت مغناطیسی سطوح آلودگی می‌تواند کیفیت هوا را در سراسر شبکه بهبود بخشد. نتایج آن‌ها در مجله Scientific Reports گزارش شده است.

مغناطیس محیطی

متروی لندن روزانه پنج میلیون مسافر را جابجا می‌کند. مطالعات متعدد نشان داده است که سطح آلودگی هوا در مترو بیشتر از سطح آلودگی هوا در لندن به طور کلی است و فراتر از محدودیت‌های تعریف شده سازمان بهداشت جهانی (WHO) است.

مطالعات قبلی همچنین نشان داده است که بیشتر ذرات معلق در زیرزمینی به دلیل برخورد چرخ‌ها، مسیر‌ها و ترمز‌ها به یکدیگر تولید می‌شوند و ذرات ریز و غنی از آهن را به بیرون پرتاب می‌کنند.

پروفسور ریچارد هریسون از دپارتمان علوم زمین کمبریج، نویسنده ارشد مقاله، گفت: از آنجایی که بیشتر این ذرات آلودگی هوا فلزی هستند، زیرزمین مکانی ایده‌آل برای آزمایش اینکه آیا مغناطیس می‌تواند روشی مؤثر برای نظارت بر آلودگی باشد یا خیر است. به طور معمول، ما مغناطیس را در ارتباط با سیارات مطالعه می‌کنیم، اما تصمیم گرفتیم تا بررسی کنیم که چگونه می‌توان این تکنیک‌ها را در مناطق مختلف از جمله آلودگی هوا به کار برد.

سطح آلودگی معمولاً با استفاده از فیلتر‌های هوای استاندارد کنترل می‌شود، اما این فیلتر‌ها نمی‌توانند ذرات بسیار ریز را جذب کنند و نوع ذرات موجود در ذرات معلق را تشخیص نمی‌دهند.

حسن شیخ، نویسنده اصلی بخش علوم زمین کمبریج، گفت: من مطالعه مغناطیس محیطی را به عنوان بخشی از دکترای خود شروع کردم و به این فکر کردم که آیا می‌توان از تکنیک‌های پایش کم هزینه برای توصیف سطوح و منابع آلودگی استفاده کرد یا خیر. زیر زمین یک محیط کوچک کاملاً تعریف شده است، بنابراین مکانی ایده آل برای انجام این نوع مطالعه است.

شیخ و هریسون با همکاری همکاران خود از دپارتمان علم مواد و متالورژی کمبریج، ۳۹ نمونه گرد و غبار از متروی لندن را که توسط Transport for London (TfL) ارائه شده بود، تجزیه و تحلیل کردند. نمونه‌ها در سال‌های ۲۰۱۹ و ۲۰۲۱ از سکوها، سالن‌های بلیط و کابین اپراتور قطار در خطوط Piccadilly، شمالی، مرکزی، Bakerloo، Victoria، Northern، District و Jubilee جمع‌آوری شدند. نمونه گیری شامل ایستگاه‌های اصلی مانند King’s Cross St Pancras، Paddington و Oxford Circus بود.

محققان از اثر انگشت مغناطیسی، تصویربرداری سه بعدی و میکروسکوپ در مقیاس نانو برای توصیف ساختار، اندازه، شکل، ترکیب و خواص مغناطیسی ذرات موجود در نمونه‌ها استفاده کردند. مطالعات قبلی نشان داده است که ۵۰ درصد از ذرات آلودگی در زیرزمین غنی از آهن هستند، اما تیم کمبریج توانست جزئیات بسیار دقیق‌تری را بررسی کند. آن‌ها فراوانی ذرات ماگمیت را یافتند که قطر آن‌ها از پنج تا ۵۰۰ نانومتر و با قطر متوسط ​​۱۰ نانومتر است. برخی از ذرات خوشه‌های بزرگتری با قطر‌های بین ۱۰۰ تا ۲۰۰۰ نانومتر تشکیل دادند.

یک خطر بالقوه؟

شیخ گفت: فراوانی این ذرات بسیار ریز شگفت‌انگیز بود. خواص مغناطیسی اکسید‌های آهن با تغییر اندازه ذرات اساساً تغییر می‌کند. علاوه بر این، محدوده اندازه‌ای که در آن این تغییرات اتفاق می‌افتد با جایی است که آلودگی هوا به یک خطر برای سلامتی تبدیل می‌شود.

در حالی که محققان به این موضوع توجه نکردند که آیا این ذرات ماگمیت خطر مستقیمی برای سلامتی دارند یا خیر، آن‌ها می‌گویند که روش‌های شناسایی آن‌ها می‌تواند در مطالعات آینده مفید باشد.

شیخ گفت: اگر می‌خواهید به این سؤال پاسخ دهید که آیا این ذرات برای سلامتی شما مضر هستند، ابتدا باید بدانید که این ذرات از چه چیزی ساخته شده‌اند و چه ویژگی‌هایی دارند.

هریسون گفت: تکنیک‌های ما تصویر بسیار دقیق تری از آلودگی در زیرزمین ارائه می‌دهند. ما می‌توانیم ذراتی را اندازه‌گیری کنیم که به اندازه کافی کوچک هستند تا قابل استنشاق شوند و وارد جریان خون شوند. نظارت بر آلودگی معمولی تصویر خوبی از چیز‌های بسیار کوچک به شما نمی‌دهد.

محققان می‌گویند که به دلیل تهویه ضعیف در زیرزمین، گرد و غبار غنی از آهن می‌تواند مجدداً در هوا معلق شود وقتی قطار‌ها به سکو‌ها می‌رسند و کیفیت هوا را در سکو‌ها بدتر از سالن‌های بلیط یا کابین اپراتور‌ها می‌کند.

با توجه به ماهیت مغناطیسی گرد و غبار معلق، محققان پیشنهاد می‌کنند که یک سیستم حذف کارآمد ممکن است فیلتر‌های مغناطیسی در تهویه، تمیز کردن مسیر‌ها و دیواره‌های تونل، یا قرار دادن درب‌های صفحه بین سکو‌ها و قطار‌ها باشد.