Аннотация результатов, полученных в 2015 году
Суспензия выхлопных газов - удобный, достоверный и высокоинформативный объект исследования экологического воздействия автомобилей на окружающую среду. Этот способ позволяет концентрировать большие объемы твердых частиц выхлопов для токсикологических экспериментов. Твердые компоненты выхлопных газов представляют собой водонерастворимые частицы, являющиеся по качественному составу сажей, пеплами, металлами ((преобладают Fe, Zn, Cr, Pb, Au, Pt, Pd), и минералами. В нашем проекте впервые обнаружено, что среди частиц выхлопов автомобилей содержаться природные минералы. Минеральные частицы попадают в выхлопы из атмосферного воздуха, проникая через воздушный фильтр автомобиля. Наиболее часто среди минеральных типов встречаются алюмосиликаты, но обнаруживаются также кварц, барит, галит, а даже моноциты (фосфаты легких редкоземельных элементов). Минеральные частицы обычно крупные, имеют размеры 50 до 200 мкм и больше. Минералы легко сорбируют на своей поверхности сажу и вместе с ней тяжелые металлы и редкоземельные элементы. Минеральные частицы сами по себе являются компонентами природного фона и опасности для здоровья не представляют, но при пролёте через двигатель, они сорбируют на своей поверхности, большое количество токсичных компонентов (сажа и металлы (например, Cr и Sr)) и тем самым переходят из разряда малоопасных веществ в опасные. Легковые автомобили являются источником хорошо дифференцируемых и повторяющихся размерных фракций частиц. Можно выделить три основных размерных класса твердых частиц выхлопов: 1) 0,1-5 мкм - частицы сажи, металлосодержащие агрегаты - самая опасная для здоровья человека, 2) 10-30 мкм – частицы пеплов, которые, предположительно, могут относиться к продуктам непосредственного сгорания топлива; 3) 400-1000 мкм – крупные пепловые частицы, которые, скорее всего, являются продуктами накопления недогоревших частиц (например, образуются при запуске двигателя в выхлопной системе), которые при достижении определенных размеров отрываются от поверхности. Первые два размерных класса твердых частиц вне зависимости от химического состава являются опасными с точки зрения влияния на окружающую среду и здоровье человека. Автомобили без пробега также являются источниками вредных выбросов: твердых микрочастиц сажи и металлов, а также водорастворимых форм тяжелых металлов. В суспензии выхлопных газов автомобилей содержатся значимые для здоровья человека концентрации водорастворимых соединений токсичных металлов (Zn<Mg<Fe<Al<Cr<Mn<Cu<Ni<Pb<Co<Sn<Cd). Экологическая опасность для окружающей среды и здоровья человека твердых частиц выхлопных газов автомобилей обусловлена их крайне малыми размерами (от 100 нм) и большой площадью удельной поверхности (до 89871,16 см2/см3), а также их сложным химическим составом, позволяющим отнести их к опасным и особо опасным веществам. Металлосодержащие частицы, обнаруженные в пробах автомобилей, по размерам можно разделить на две большие группы: микро- (до 10-20 мкм) и макро (от 100 мкм до 2000 мкм). Частицы размером от 10 до 100 мкм встречаются намного реже. Микрочастицы являются продуктами сгорания масла и топлива (Fe, Pb, Cr, Zn, Sr, Sn), а макрочастицы - элементы выхлопной системы (преимущественно Fe- и Ti-содержащие). Интересным фактом является наличие большого количества драгоценных металлов. Происхождением эти частицы обязаны каталитическим нейтрализаторам, поскольку они имеют примерно один и тот же размер (200-300 нм), спектр металлов (Au, Ag, Pt, Pd, Ir) и обнаружены только в СВГ бензиновых двигателей. Биологические эффекты этих металлов изучены мало. Обращает на себя большое внимание тот факт, что не только машины с большим пробегом из-за износа деталей являются источником выброса в атмосферу микродисперсных частиц и металлов. Как было показано, новые автомобили (без пробега) могут поставлять не меньшее, а иногда и большее количество тяжелых металлов и микрочастиц (что ярко выражено у дизельных автомобилей). Это необходимо учитывать регулирующим инстанциям при разработке новых правил эксплуатации автомобилей без пробега. Поскольку очевидно, что накопленный объем знаний должен помочь переосмыслить роль автотранспорта в экологии города и должны последовать новые стандарты и регламенты. По теме проекта опубликованы журналистские материалы в разных источниках: https://www.dvfu.ru/news/science_and_innovation/in_the_far_eastern_federal_university_will_study_the_impact_of_the_car_on_the_ecology_of_the_russian_and_european_cities/ http://tass.ru/nauka/2066666 http://rscf.ru/ru/node/1406 http://deita.ru/news/auto/08.12.2015/5028648-evro-5-ne-garantiruet-ekologicheskoy-chistoty/

Аннотация результатов, полученных в 2016 году
Целью второго этапа работ гранта Российского научного фонда 15-14-20032 под руководством иностранного члена РАН, профессора Тсатсакиса А.М. был отбор и исследование гранулометрических, химических и физических свойств частиц выхлопов автобусов и грузовых автомобилей, а также токсикологические эксперименты с этими нативными частицами. С помощью лазерной гранулометрии мы обнаружили, что частицы выхлопов крупных автомобилей (автобусов и грузовиков) обладают преимущественно более крупными размерами (более 100 мкм), как мы считаем, ввиду конденсации в крупной выпускной системе. Такие частицы держаться в воздухе меньший промежуток времени и падают вблизи источника - автомобиля. Но были также обнаружены нано- (менее 500 нм) и микроразмерные фракции (10-50 мкм) частиц. С помощью сканирующей электронной микроскопии и рамановской спектрометрии было обнаружено, что в составе частиц выхлопов большеобъемных автомобилей в долевом соотношении преобладают сажа (от 10 до 40%), пеплы (от 20 до 40%), металлические частицы (Fe, Cr, Ni, Mn) (от 10 до 35%). Остальные проценты приходятся на углеводороды и неопределяемые компоненты. С помощью масс-спектрометрии высокого разрешения с индуктивно-связанной плазмой, газовой хроматографии с масс-детектором и ИК-Фурье-спектрометрии был установлен усредненный качественный и полуколичественный состав углеводородов и других органических соединений, входящих в состав твердых частиц выхлопов автобусов и грузовых автомобилей с бензиновым двигателем: азулен, нафтален, бензотиазол, тетрадекан, нонадекан, октадекан, дисодецил эфир, пентадекан, 1-метилнафтален, 1,4-метанонафтален, 2,6,10-триметилтетракозан, 1,2-бензендикарбоксильная кислота. В составе выхлопа дизельных грузовых автомобилей и автобусов преобладали иные соединения: бензен, 1,2,4-триметилбензен, нафтален, 1,3,5-триметилнафтален, 1,3-бис(1,1-диметилэтил)-тетрадекан, 1-метилтетрадекан, гексадекан, 1-хлоротетрадекан, пентадекан, 1,2-бензендикарбоксильная кислота. По данным проточной цитометрии количество клеток Т-киллеров (CD4–, CD8+, CD3+), Т-хелперов (CD4+, CD8–, CD3+), макрофагов (CD16+), двух популяций моноцитов и регуляторных клеток (CD25+) у мышей, которым была введена суспензия частиц выхлопов бензиновых и дизельных двигателей, уменьшается по сравнению с контрольной группой. В частности, при воздействии твердых частиц выхлопа бензиновых двигателей количество Т-хелперов снижается на 35,5 %, Т-киллеров – в 20 раз, макрофагов CD16+ – на 30,0 %, регуляторных клеток (CD25+) – на 21,5 %. Твердые частицы выхлопа дизельных двигателей снижают количество Т-хелперов на 34,5 %, Т-киллеров – более чем в 8 раз, моноцитов CD16- – в 2 раза, а число регуляторных клеток (CD25+), напротив, повышают более чем в 1,5 раза. Таким образом, на основании данных проточной цитометрии можно сделать вывод, что твердые частицы обоих типов двигателей подавляют как неспецифический, так и специфический иммунитет в эксперименте in vivo и вызывают в случае дизельных двигателей воспалительную реакцию. По теме проекта опубликованы журналистские материалы в разных источниках: http://vestiprim.ru/2016/04/23/pervyy-v-rossii-lazernyy-skaniruyuschiy-mikroskop-podklyuchili-v-laboratorii-centra-nanotehnologiy-dvfu.html https://news.mail.ru/society/25537399/ http://www.ria-stk.ru/news/detail.php?ID=101775 http://www.newsvl.ru/vlad/2016/09/15/151626/ http://www.strf.ru/material.aspx?CatalogId=222&d_no=124129#.WEvEuC2LTIU https://www.dvfu.ru/news/science_and_innovation/the_new_equipment_of_the_center_nanotechnology_of_the_university_will_help_scientists_in_breakthrough_research/

Аннотация результатов, полученных в 2017 году
В процессе выполнения работ по плану 3 года гранта было исследованы твердые частицы выхлопов 44 технически исправных мотоциклов. Твердые частицы выхлопов мотоциклов являются микродисперсными (доля частиц PM10 составляет от 49,3 до 100%). Среди них доля частиц со структурированным типом углерода (сажей) находится в промежутке 33,4 до 57,5%. Учитывая рост доли мотоциклов в числе транспортных средств современного города мы можем расценивать это как крайне неблагоприятный прогностический фактор и ожидать роста экологозависимых заболеваний. Проведенные нами токсикологические эксперименты на культуре клеток показали, что частицы выхлопов 4 основных типов транспортных средств (легковые и грузовые автомобили, автобусы и мотоциклы) являются токсичными в разной мере. В частности, частицы легковых автомобилей проявили острую токсичность на уровне DL100 на 4 сутки экспозиции (острая токсичность) в концентрации 20 г/л, частицы выхлопов автобусов – 40 г/л, частиц выхлопов грузовых автомобилей - 60 г/л, для частиц мотоциклов – 80 г/л. DL100 хронической токсичности (7 суток) у частиц легковых автомобилей - 20 г/л, частиц грузовых автомобилей - 20 г/л; частицы выхлопов мотоциклов - 10 г/л; для автобусов - 40 г/л. Как мы видим частицы выхлопов одних типов транспортных средств проявляют острую токсичность, а другие - хроническую. Это безусловно связано с типами двигателей, их объемом и типом топлива. Транспортные средства можно разделить по убыванию по степени токсичности твердых частиц выхлопных газов: мотоциклы, легковые автомобили, грузовые автомобили и автобусы.