सेकेंडरी एयरोसोल निर्माण के पीछे के विज्ञान को उजागर करना

कल्पना कीजिए कि शहर के क्षितिज पर धूप चमक रही है। जबकि हवा शांत दिखाई देती है, अदृश्य रासायनिक प्रतिक्रियाएं वाहन के निकास को नए, अधिक खतरनाक प्रदूषकों—सेकेंडरी एयरोसोल में बदल रही हैं। ये छोटे कण न केवल हवा की गुणवत्ता को खराब करते हैं बल्कि मानव स्वास्थ्य के लिए भी महत्वपूर्ण जोखिम पैदा करते हैं। लेकिन यह "उत्सर्जन कीमिया" वास्तव में कैसे होती है?

एक अभूतपूर्व अध्ययन ने सेकेंडरी एयरोसोल बनाने में फोटोकेमिकल परिवर्तनों की भूमिका की जांच की है। पूर्वी फ़िनलैंड विश्वविद्यालय की ILMARI दहन प्रयोगशाला में आयोजित, शोध दो यूरो 6-अनुपालक यात्री वाहनों पर केंद्रित था:

• एक गैसोलीन से चलने वाला SEAT Arona (यूरो 6b) जिसमें तीन-तरफ़ा उत्प्रेरक कनवर्टर लगा है
• एक डीजल से चलने वाला SEAT Ateca (यूरो 6d-temp) जिसमें ऑक्सीकरण उत्प्रेरक, डीजल पार्टिकुलेट फ़िल्टर (DPF) और चयनात्मक उत्प्रेरक कमी (SCR) प्रणाली है

एक चेसिस डायनेमोमीटर (Rototest VPA-RX3 2WD) का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने वास्तविक दुनिया की स्थितियों का अनुकरण करने और सेकेंडरी एयरोसोल निर्माण पर उनके प्रभाव का विश्लेषण करने के लिए चार अलग-अलग ड्राइविंग परिदृश्यों का अनुकरण किया।

अध्ययन ने विभिन्न परिस्थितियों में उत्सर्जन पैटर्न को समझने के लिए सावधानीपूर्वक चार ड्राइविंग परिदृश्यों का पुनर्निर्माण किया:

• ठंडा स्टार्ट और 70 किमी/घंटा क्रूज़ (CSC70): लंबे समय तक निष्क्रियता (न्यूनतम 12 घंटे) के बाद इंजन स्टार्ट-अप का अनुकरण, नमूनाकरण इग्निशन पर तुरंत शुरू होता है और 15 सेकंड के भीतर स्थिर गति तक पहुँच जाता है।
• 120 किमी/घंटा हाईवे ड्राइविंग (D120): विशिष्ट फ़्रीवे स्थितियों के दौरान उत्सर्जन का आकलन करने के लिए निरंतर उच्च गति यात्रा को फिर से बनाया गया।
• उच्च इंजन लोड (3000 आरपीएम, ~40 kW व्हील पावर): पहाड़ी पर चढ़ने या ओवरटेकिंग जैसे मांग वाले स्थितियों का अनुकरण किया गया।
• अत्यधिक इंजन लोड (5000 आरपीएम, ~50 kW व्हील पावर): उत्सर्जन सीमाओं का मूल्यांकन करने के लिए अधिकतम प्रदर्शन परिदृश्यों का प्रतिनिधित्व किया गया।

गैर-कोल्ड-स्टार्ट परीक्षणों के लिए, शोधकर्ताओं ने परीक्षण मापदंडों को समायोजित करने से पहले पांच मिनट के लिए 3000 आरपीएम पर 50 एनएम लोड पर चलाकर इंजनों को पूर्व-कंडीशन किया, जिससे स्थिर इंजन तापमान और उत्सर्जन सांद्रता सुनिश्चित हुई।

अध्ययन ने उनके पर्यावरणीय प्रभाव का मूल्यांकन करने के लिए विविध ईंधन योगों को शामिल किया:

• डीजल वाहन: मानक B7 बायोडीजल (7% नवीकरणीय सामग्री) और 100% हाइड्रोट्रीटेड वनस्पति तेल (HVO), एक क्लीनर-बर्निंग नवीकरणीय विकल्प के साथ परीक्षण किया गया।
• गैसोलीन वाहन: वाणिज्यिक इथेनॉल मिश्रण (E5, E10) और लगभग 20% अल्कोहल सामग्री वाले पुनर्गठित गैसोलीन (RFG) का उपयोग करके मूल्यांकन किया गया।

सभी ईंधन परिवर्तन प्रमाणित सेवा केंद्रों में परीक्षणों के बीच पूरी तरह से टैंक सफाई के साथ हुए ताकि क्रॉस-संदूषण को रोका जा सके।

यह शोध इस बारे में महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि प्रदान करता है कि वाहन उत्सर्जन धूप में कैसे विकसित होते हैं, विशेष रूप से नाइट्रोजन ऑक्साइड (NOx) और वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों (VOCs) के संबंध में—ओजोन और सेकेंडरी एयरोसोल के प्रमुख अग्रदूत। निष्कर्ष बताते हैं:

• उच्च-भार स्थितियाँ उच्च NOx और VOC उत्सर्जन उत्पन्न करती हैं, जो फोटोकेमिकल प्रतिक्रियाओं को तेज करती हैं
• इथेनॉल-मिश्रित गैसोलीन एल्डिहाइड उत्सर्जन को बढ़ा सकता है, जिससे संभावित रूप से सेकेंडरी एयरोसोल उत्पादन बढ़ सकता है
• उन्नत आफ्टरट्रीटमेंट सिस्टम (DPF, SCR) ऑपरेटिंग स्थितियों के आधार पर अलग-अलग प्रभावशीलता प्रदर्शित करते हैं

ये परिणाम अधिक सटीक वायु गुणवत्ता मॉडलिंग को सूचित करेंगे और नीति निर्माताओं को लक्षित उत्सर्जन में कमी की रणनीतियाँ विकसित करने में मदद करेंगे। जैसे-जैसे वाहन प्रौद्योगिकी बढ़ती विद्युतीकरण के साथ विकसित होती है, भविष्य के अध्ययन इस बात की जांच कर सकते हैं कि हाइब्रिड और इलेक्ट्रिक वाहन गैर-निकास उत्सर्जन और ऊर्जा उत्पादन मार्गों के माध्यम से सेकेंडरी एयरोसोल निर्माण को कैसे प्रभावित करते हैं।