用于从道路中清除污染物的系统和方法

专利名称：用于从道路中清除污染物的系统和方法
技术领域：
本发明涉及从路面清除污染物的装置。更具体地说，在这里所述的实施方案包括污染物收集器(例如多孔过滤器、衬垫或薄膜)，该污染物收集器安装在运动中的车辆的车架下并且收集来自路面的道路污染物。本发明还提供使用这些装置来从环境中去除污染物的方法。
背景技术：
根据环境保护局(EPA)，目前在美国非点源污染(NPS)是水质问题的主要起因。NPS是由在地面上移动并穿过地面的雨水或融雪水引起的。随着径流运动，它收集并带走天然和人造污染物，最后将它们沉积到沿海水域、湖泊、河流、湿地以及甚至我们饮用水的地下水源中(参见，例如《污染控制设备新闻》中的“海洋中的油”(“Oil in the Sea”in Pollution Equipment News)，2002年10月)。这些污染物多种多样，但其包括来自城市径流和能源生产的油、油脂和有毒化学物质。大气沉积和水变化(hydromo dification)也是NPS的主要来源。
碳氢化合物和有毒金属在路面上的积累可主要归因于排气管排放物、轮胎胎面磨损、泄漏的车用流体、制动衬片损耗和不洁的洗车水(参见美国专利No.5993372)。例如，在排气管废气排出时，废气中的许多“细小”颗粒或被吸入或被过滤后落到街道上，等待雨水将它们冲洗到雨水渠道中或者等待滚动的轮胎将它们抛回到空中(也被称为“再飞散(re-entrainment)。细小颗粒、一氧化碳、氧化氮、挥发性有机化合物、有毒有机化合物(例如，甲苯)以及其它重金属在排气管废气中都能找到。另外，当轮胎胎面磨损时，污染以锌、钙、碳黑和细小橡胶颗粒的形式积累在路面上。此外，泄漏的油、防冻剂、制动和传动流体、蓄电池酸、油脂和脱脂剂也积累在路面上。这些车用液体同样包含有毒的有机化合物和金属。制动衬片屑也是道路污染的主要来源，并且是导致排水道中铜积累的重要因素。例如在圣佛朗西斯科海湾(San Francisco Bay)，据报道制动衬片屑是铜污染的最大来源(参见在帕洛阿图(加拿大)区域水质量控制设备(Palo Alto(CA)Regional Water Quallity Control Plant)网站上的“车辆是怎样污染海湾的？让我们来列举一下(How Do Vehicle Pollute the Bay？Let’s Count the Ways)”)道路污染物的积累正在对人类健康造成巨大影响。在主要由美国国家环境卫生研究中心(National Institute of EnvironmentalHealth Sciences)资助的研究中，研究者计算出对于每10微克细小颗粒物/立方米，死于肺癌的人数就增加8％。在污染最严重的城市里，死于肺癌以及心脏病的危险已经相当于与长期吸二手(香烟)烟的非吸烟者相关的危险(参见Jeanie Davis，“空气污染使得肺癌危险增加；以及表明空气差与心脏病的关系的证据(Air Pollution IncreasesLung Cancer Risk；Evidence Links Bad Air with Heart Disease，Too)”MSN and WebMD医学新闻(MSN and WebMD Medical News)，2002年3月5日)。由于车辆数量正以高于世界人口增长率三倍的速度增长，并且全世界大约40％的死亡可以归因于各种环境因素(尤其是有机和化学污染物)，因此显然需要从路面清除这些有毒物的装置和方法(参见生物科学(BioScience)，1998年10月发表)。
已经制成了几种不同的装置来收集从车辆排放出的污染物(例如美国专利Nos.6170586，5711402，5993372，5967200，5549178，5692547和6524992)。虽然这些装置和方法通过在污染物接触路面之前收集它们来减少污染，但是仍然迫切需要清除已经积累在路面上的污染物的装置和方法。

发明内容
本发明包括用于从路面清除污染物的系统和方法的实施方案。在一个实施方案中，所述系统包括一车辆，它包括污染物收集器，其安装在车辆底面上，从而该污染物收集器的暴露表面收集当车辆在道路上行驶时散布到该收集器上的污染物(例如，通过车辆轮胎或者通过行驶期间在车辆底下产生出的抽吸、或当由风扇、吹风机或真空装置进行抽吸时，而从路面释放出的污染物)。在一些实施方案中，所述污染物收集器包括一框架和衬垫。在一个实施方案中，所述污染物收集器包括离子清洁系统，它将带电离子添加到空气中，并用带静电的收集板来收集污染物颗粒。在其它实施方案中，所述污染物收集器包括固定在车辆上的衬垫或过滤器。在另外的其它实施方案中，所述系统包括风扇、吹风机或真空装置，它们用于将空气和污染物引导或聚集到污染物收集器上。
污染物收集器可安装在车辆的轮室内部，位于收集车辆在道路上行使时从车辆轮胎散发出的喷射物的位置处，或位于允许被吸到车辆底下的污染物接触该污染物收集器的位置处。在其它实施方案中，污染物收集器安装在车辆的挡泥板上。所述污染物收集器可通过包括但不限于螺钉、胶、钉子、夹具、钩环紧固件(例如VELCRO牌钩环紧固件)和/或用来将该污染物收集器保持在适当位置处的套筒等几种紧固件来安装。在其它实施方案中，将车轮罩板改变或重新设计为使其作为污染收集器或装有污染收集器。在另一个实施方案中，将车轮罩板优化成将被吸到车辆底下或吸入道车轮罩板中的污染物聚集到污染物收集器上。在不同的实施方案中，污染物收集器可以为亲油衬垫、疏水衬垫、疏水或亲水衬垫、带电衬垫、不带电衬垫、磁性衬垫、或收集碳氢化合物或有毒金属的衬垫，以及它们的组合。例如，污染物收集器可包括带正电的塑性材料，它可以吸附带负电的生物物质。
本发明的其它实施方案涉及从路面上清除污染物的方法。例如，在一个实施方案中，位于路面上的污染物分散在车辆底下(例如，由轮胎释放出，由在行驶期间产生的真空或者通过由风扇、吹风机或真空装置产生的气流吸到车辆底下)并由安装在车辆底架上的污染物收集器俘获。一些实施方案包括将来自路面的污染物收集在安装在车辆的轮室内的污染物收集器中。其它实施方案包括将来自路面的污染物收集在安装在车辆挡泥板上的污染物收集器中。另一个实施方案包括通过用车辆释放或扰动污染物，从而将污染物收集或者俘获在安装在车辆底面上的污染物收集器的暴露部分中，这样来从湿的或干燥的路面中清除污染物。使用这里所述的本发明的系统和方法可将道路污染物(例如，碳氢化合物、挥发性化学物质和有毒金属)从环境中清除。


图1为根据本发明优选实施方案的污染物收集器的立体图。
图2为污染物收集器的正视图。
图3为污染物收集器的侧视图。
图4为在道路上的车辆的示意图。
图5为车辆轮室的详细立体图。
图6为用在车辆轮室上的图3的污染物收集器的示意图。
图7为用在车辆轮室上的图3的污染物收集器的示意图。
图8为用在车辆轮室上的图3的污染物收集器的示意图。
图9为用在车辆挡泥板上的图3的污染物收集器的示意图。
图10为和车辆一起使用的图3的污染物收集器的示意图。
图11为暴露于紫外光(UV-light)源的图3的污染物收集器的示意图。
具体实施例方式
现在将参照附图对本发明的实施方案进行说明，其中相同的附图标记始终指代相同的元件。在这里给出的说明中所使用的术语仅用于与本发明的某些具体实施方案的详细说明相结合，而不应被以任何限定或限制的方式解释。另外，本发明的实施方案可以包括几个新颖特征，这些特征中没有单独一个特征可单独负责其理想属性或对实施此处描述的本发明是必不可少的。
已经研制出用于收集积累在路面上的污染物的装置和方法，并将在这里参照附图进行说明。在几个实施方案中，所述装置包括一污染物收集器，它安装到车辆的底架上，位于当道路污染物(例如，在行驶期间由车辆的轮胎释放出的污染物，通过在行驶期间产生出的真空吸到车辆底下的污染物，或者通过由风扇、吹风机或真空装置产生出的气流被带到车辆底下或聚集到过滤器上的污染物)从路面释放时，能将其收集和/或约束的位置处。可以采用例如使用吹风机、电机或风扇进行强制引导或抽气来增大通向污染物收集器的空气流和道路污染物流。例如，当车辆行驶不够快而不足以产生通向污染物收集器的充分气流时，可采用强制引导或抽气来增大通向污染物收集器的道路污染物流。本发明的实施方案包括一污染物收集器(例如，衬垫、过滤器或薄膜)，它安装在车辆的轮室、防溅罩或挡泥板上，位于收集由该车辆的车轮产生的道路喷射物(例如，雨水或道路灰尘)的位置处，或位于使其能与通过行驶期间形成的真空或者通过强制吸气(例如，风扇、吹风机或真空装置)吸到车辆底下的道路污染物相接触的位置处。所述污染物收集器可由许多不同材料构成，并且优选由能够约束碳氢化合物、有毒金属、油、柏油、燃油、润滑油、有机化学物质、杀虫剂、细菌、石棉、来自防冻剂的盐等的材料构成。
装备有污染物收集器(例如安装在轮室的道路溅射区上的碳氢化合物过滤器)的车辆可用来仅通过简单地使车辆在路面上行驶就能降低路面上的碳氢化合物量。当轮胎释放道路污染物时(例如通过从湿润路面中拉动污染物和水的浆液，或者从干燥路面中形成载有污染物的灰尘的气悬体)，使这些污染物与污染物收集器接触并且附着在其上，因此降低了路面上的污染物量。
另外，当车辆在路面上行驶时，在车辆底下，尤其是轮室上的位置处产生真空。车辆引起的真空可以相当大到被认为是一些事故的起因，因此骑自行车者会被拽进过往汽车的轮子下(参见J.Natl.Acad.of Forensic Engineers，第XVIII卷，No.1，2001年6月)。当速度增大时，车辆的车轮附近的压力降低，从而造成真空。本发明的一个实施方案如此利用该真空，使得从路面中释放出的道路污染物被吸到车下，并被处理到设置在车辆底下和/或在车辆的轮室中的污染物收集器上，因此降低了在路面上的污染物量。
提供了装备有污染物收集器(例如，固定到轮室上的碳氢化合物过滤器)和污染物释放器(例如，按照产生气流(优选为真空)以便使污染物与过滤器衬垫接触的方式安装在车辆上的风扇、吹风机、真空装置)的车辆。污染物收集器和污染物释放器的组合可以提高收集到污染物收集器上的污染物量，尤其是当车辆保持低速行驶时。
图1显示出根据一个实施方案的污染物收集器120。该污染物收集器120不仅防止了对车辆的损伤，而且更重要的是通过收集从路面中释放出的环境污染物而从路面中将污染物清除。在一些实施方案中，污染物收集器120使环境污染物与水或其它非污染的道路流体分离。在一些实施方案中，污染物收集器120可以使污染物固化。
在图1中所示的实施方案中，污染物收集器120包括壳体124和污染物收集器衬垫126。壳体124可为保持污染物收集器衬垫的任意类型的结构，例如“保持”污染物收集器衬垫126并暴露出该衬垫126的两侧以便收集污染物的框架。在另一个示例性实施方案中，壳体可以为这样一种结构，它保持污染物收集器衬垫126并暴露出一侧衬垫126以便收集污染物。在某些实施方案中，衬垫126可以如此布置，使得至少一个表面暴露于道路、车轮或轮室。在另一实施方案中，该污染物收集器120包括污染物收集器衬垫126而没有壳体124。这里，当谈到“保持”污染物收集器衬垫126的结构或框架时，可以想到多种实施方案，包括污染物收集器以任意方式(例如，通过夹具、按扣、钩环紧固件、按钮、粘接剂、螺钉、具有互锁凸形和凹形部分的紧固件、机械压力等)连接到该结构上，该连接可是永久性的或可拆卸的。
如以下将在图4中详细描述的，污染物收集器120可连接到使污染物收集器衬垫126暴露于道路污染物的车辆的任意部分上，包括车辆的底面，或车轮罩板。车辆的车轮罩板(或轮室)可设计为改善在车辆下面或进入轮室中的真空，并且将分散的污染物聚集到污染物收集器衬垫126上。
如在图2中的顶视或底视图所示，污染物收集器衬垫126可包括污染物收集器材料130，它可包括例如收集碳氢化合物和/或有毒金属的薄膜、海绵或过滤器。在一些实施方案中，污染物收集器材料130可以约束、收集、捕获和/或保留污染物。在一些实施方案中，污染物收集器衬垫126可以包括排斥水或其它非污染的道路流体的材料。在一个实施方案中，污染物收集器材料130包括用于安置在车辆上的用垫料填充的吸收衬垫。在另一个实施方案中，污染物收集器材料130可包括多个孔132，它们帮助污染物收集器材料130约束、收集、捕获和/或保持污染物。
在一个实施方案中，污染物收集器材料130包括吸收海绵，它可以由动物或人工原料形成。可用在本发明的某些实施方案中的海绵包括在美国专利No.5039414中所述的污染物收集器120。在一些实施方案中，污染物收集器衬垫126包括有机物或化学物质，它们将污染物降解和/或转变成非污染材料(例如，油降解细菌、孢子或杀菌剂)。
图3表示污染物收集器126的侧视图。该污染物收集器衬垫126具有顶部136和底部138。该污染物收集器衬垫126还可包括多个层140。在一些实施方案中，所有这些层都可具有相同的性质。在其它实施方案中，污染物收集器衬垫126的这些层140中的每一层都可具有不同的性质。例如，在顶部136或其附近的层140具有疏水性质(憎水性质)，和/或在底部138或其附的层140具有亲油性质(吸油)可能会比较理想。在一些实施方案中，污染物收集器衬垫126可以包括涂层(例如，包括化学物质或有机体的涂层)，它为该污染物收集器衬垫126提供额外所需要的性质。
在一些实施方案中，污染物收集器衬垫126可是亲油的、疏水的或既亲油又疏水的。污染物收集器衬垫126可由利用吸收、吸附、封装、微囊化、挥发、沉淀、再悬浮、解吸附、氧化/还原、络合/螯合、析出、或生物摄取、或其组合来从道路清除污染物的材料组成。
在一些实施方案中，污染物收集器衬垫126包括吸附材料(在这里被称为“吸附剂”)，它可以为吸收性的、吸附性的或两者都有。吸收材料为吸收和保持分布在其整个分子结构中的液体的那些材料。吸附材料为将液体涂覆在其表面上的不溶解材料，包括孔和毛细管。吸附剂可为天然有机物、天然无机物或合成材料。天然有机吸附剂可包括泥炭藓、稻草、干草屑、碾碎的玉米芯、羽毛、纸张和其它碳基材料。可以使用的天然产品的一个示例是经处理的泥煤，它由加拿大纽芬兰的Hi Point Industries制造的出并且以“OCLANSORB”商标销售。天然无机吸附剂可包括粘土、珍珠岩、蛭石、玻璃棉、砂子、火山灰等。合成吸附剂可包括塑料(例如聚氨基甲酸乙酯、聚乙烯和聚丙烯)、交联聚合物、橡胶材料、凝胶、胶体等。优选的是，采用吸收性材料的组合体，它们可以相互混合或设置在单独的层中。
在本领域中已知有许多不同类型的吸收材料，其中任一种都可结合到此处所述的污染物收集器120的实施方案中。例如，污染物收集器120的一些实施方案包括用于收集因冬季给道路撒盐而积累在道路上的盐的材料。在美国专利No.6526741中描述了用于收集道路上的盐的污染物收集器衬垫126的合适的吸收材料。例如钠和钾盐的碱性金属可以很容易吸收到这样的吸收材料上，该吸收材料可在从颇尔处理过滤公司(Pall Process Fi1tration Company)，碳氢化合物、化学制品、聚合物集团(Hydrocarbon，Chemical，Polymer Group)买到的AquaStepTM过滤器中找到。在这里所述的污染物收集器120中使用这种吸收材料是可以想到的。同样，使用磁化的吸收材料在本领域也是已知的，并且该技术也可以很容易用在这里所述的实施方案中(参见例如美国专利No.6524457)。
污染物收集器120的实施方案可包括许多其他类型的合适的薄膜或过滤器，它们可以单独使用或者与在这里所述的其它薄膜和过滤器结合使用。例如，在不同的实施方案中，污染物收集器120可包括由ESFIL TECHNO(是位于爱沙尼亚东北的公司中的公司，在锡拉马埃(Sillamae)城的工业部分中的自由经济区内)生产出的过滤材料中的一种或多种，并且过滤材料的选择可取决于所要清除的道路污染物。在一些实施方案中，污染物收集器120可包括过滤聚合物材料(“FPM”)，它可以从ESFIL TECHNO买到，并且对于稀释酸、碱、乙醇、饱和碳氢化合物、甘油、油、汽油和淡水是化学稳定的，而且具有从-30℃直到+70℃的维持温度范围。在其他实施方案中，污染物收集器120可包括过氯乙烯过滤材料(“FPP”)，它可以从ESFIL TECHNO买到，并且对强酸、强碱、乙醇以及饱和碳氢化合物是化学稳定的，而且具有从-200℃至+60℃的工作温度范围。来自ESFIL TECHNO的可用在污染物收集器120中的过滤材料的示例包括但不限于FPP-D(通常用于稀薄空气和气体过滤)、FPP-D-4(通常用于液体、燃油、包括航空用油的油、颗粒物、空气和气体的浅净化)、FPP-G(通常用于净化乙醇、酸和碱)、POROFIL-G-5/206(通常用于除去大于五微米的颗粒)和POROFIL-G-1/207(用于从香料液体、乙醇、饱和碳氢化合物、油、酸、工业和去离子水以及水性溶液中将机械杂质去除)、FPAR-15-1.5(通常用于过滤稀薄气体和空气)以及FPSF-15-1.5(通常用于粗浅清除空气中的包括微生物、细菌和病毒的航空分散混合物)。
虽然污染物收集器120可包括可在其它场合中用作过滤器，或者在这里被称为“过滤器”或“过滤材料”的各种材料，这些材料的使用在它用在污染物收集器中时并不一定需要穿过该材料的气流，尽管在一些情况中气流可以穿过该材料。相反，携带道路污染物的气流只需将该污染物放置在过滤材料附近，以便将该道路污染物收集在过滤材料之上或之中，或者束缚到其上。在一些实施方案中，污染物收集器120可包括具有高耐热性的材料，例如具有不受高温影响的污染物收集性质的材料和/或具有高燃点的材料，从而使得该污染物收集器120设置在车辆上受到高温的位置(例如邻近发动机或排气系统的位置)处。
造成明显环境破坏的另一常见道路污染物是诸如用作汽油充氧剂的叔丁基醚类的基于醚的污染物，例如甲基叔丁基醚(MTBE)、乙基叔丁基醚和甲基特戊基醚、以及其它醚溶剂(例如四氢呋喃)。美国地下水中的MTBE污染的全部程度只是最近才知道。作为美国地质勘查所的国家水质评估项目的一部分进行的研究显示，MTBE为在地下水中第二最常检测到的污染物(Squillace P.J.，J.S.Zogorski，W.G.Wilber和C.V.Price.“Preliminary assessment of the occurrence and possible sources ofMTBE in groundwater in United States，1993-1994”.Environ.Sci.Technol.301721-1730(1996))。已知几种用于收集基于醚的污染物不同的吸收材料，尤其是MTBE以及油和油脂(参见美国专利No.5437793、5698139、5837146、5961823、6524842、6180010、6475393和5614100)。
在许多实施方案中，对于污染物吸收衬垫126可优选采用适当的吸收性材料，例如在美国专利No.6475393中所述的吸收性材料或类似材料，因为它能够有效地收集油、油脂等，而且也能收集有害的轻微可溶的有机化合物，例如苯、甲苯、二甲苯、卤代碳氢化合物、乙氧基化二醇(ethoxylated glycol)等。这些有害污染物属于难以从水中去除的化合物，并且是致癌的。这种吸收材料也能够去除金属离子(例如钙、铬、铜、铅、镍、锌、砷、银和水银)。下面的实施例1描述了制造这种吸收材料的一种方法。
(实施例1)为了制备出用于本发明的过滤基质，由合适的溶剂和吸收组分制备出浸渍溶液。在该实施例中，由90w/w的99.9％丙酮和10w/w的吸收组分制备出溶液，其中吸收组分是31％的甲基丙烯酸异丁酯、31％的ELVACITE 2045以及66％的亚麻子油的反应产物。将吸收组分和丙酮加入到封闭的防爆式混合机中，并混合12小时或者直至形成均匀的溶液。该实施例中的基质是无纺聚丙烯，也就是High Point N.C的Yarorough & Co.，Inc.的VERASPUN材料。这种材料的重量是1盎司/平方英寸。将基质材料浸泡在浸渍溶液中直至饱和，然后移开并使多余的液体滴下。然后将该材料放在110°F-120°F的对流烘箱中，直至没有丙酮。然后使该材料在室温下硬化一周。然后将所得到的材料切碎，从而形成各种过滤构造(例如，以装配在车辆的轮室中)。
参考图4，显示了处于道路202上的车辆200。如通常所知道的那样，路面202被显示为在路面202上设置有一层污染物204。车辆200包括车体205和车轮206，车轮被显示为至少部分地被轮室208所环绕。车体205包括暴露于道路202的底面209。当车辆200沿着道路移动的时候，污染物204被旋转的车轮206扰动。由于污染物204与车轮206之间的接触，或者由于在移动的车辆200的下面和周围所产生的真空，污染物204被带离道路202。车轮206的旋转可导致污染物的喷洒，这会损坏车辆和环境。下雨时，这种情况尤其严重。下雨导致污染物上升到路面上，形成不安全的驾驶条件，并增加对环境的损害。由于车轮206直接与道路202接触，因此靠近车轮206处，尤其是车辆的轮室208处的污染物浓度最大。
污染物的喷洒是因为车轮206的旋转产生的风洞效应导致的。研究已经证实，车辆的旋转车轮在车轮处产生低压，导致朝向车轮吸引物体。参见例如James M.Green在国家法科学工程师学会期刊(Journal of theNational Academy of Forensic Engineers)，Vol.XVIII，No.1(2001年6月)的“客车车轮损坏的原因和用于防止这些事故发生的补救方法(TheCausal Factor of Bus Wheel Injuries and a Remedial Method forPrevention of These Accidents)”。
参考图5，显示了车轮轮室208的详细视图，其中轮室208未包括污染物收集器。轮室208包括内表面210，过渡表面212，以及开口214。过渡表面212将内表面210连接至车辆200的主体205，从而形成部分打开的壳体。轮室208部分地容纳车轮206和车轮组件216。
参考图6-8，显示了连接到车辆200的轮室208的污染物收集器120。图6显示连接至轮室208的内表面210的污染物收集器120。图7显示了连接至轮室208的内表面210的多个污染物收集器120。图8显示了连接至轮室208的过渡表面212的污染物收集器120。如上所述，由于最大浓度的道路污染物在车辆的轮室处，因此将污染物收集器120连接至轮室208是比较理想的。因此，在某些实施方案中，轮室基本上被构造成污染物收集器。
污染物收集器120可以制成为任何合适的构造，例如三角形、椭圆形、L形、方形、矩形、环形、圆形，球形，或者任何用于装配在机动或者非机动车辆的任何部分上的形状。污染物收集器120的尺寸可以根据污染物收集器120的具体布置和位置(如下所述)而有所不同。优选地，污染物收集器120被构成为贴合地装配在车辆200的轮室、护板、或者挡泥板上，并且具有与具体车辆100的轮室飞溅式样相称的形状，和/或具有一形状和/或车辆下方的位置，即适于收集通过在行驶期间产生的真空和/或通过由诸如风扇、吹风机或真空装置的污染物释放器所产生的气流或真空而被驱动到车辆100内或其下侧的污染物。
污染物收集器120还可包括紧固件，用于将污染物收集器120连接至车辆100。可以使用任何连接方法(例如，Velcro、夹子、螺栓、粘合剂、紧固件、托架等)将污染物收集器120连接至车辆100。
在一个实施方案中，污染物收集器120被连接至车辆200的底面209。通过在车辆的底面209上设置污染物收集器120，污染物收集器120收集车辆200在道路202上行驶时扰动或者释放的污染物。在另一个实施方案，以及其他实施方案中，车辆100的车轮罩板124被设计为提高在车辆100之下或轮室内的真空和/或将分散的污染物聚集在污染物收集器衬垫126上。
如图9所示，污染物收集器120还可以设置在车辆200的挡泥板244上。但是通常如图10所示，污染物收集器120可以设置在车辆200的底面209上的任何位置处，从而污染物收集器120的暴露部分面朝道路202，位于收集从路面释放的道路污染物的位置。在一些实施方案中，污染物收集器120可以设置在车辆的前面。在更多实施方案中，污染物收集器120可以设置在轮室的护板处。
在一些实施方案中，污染物激发器或者释放器(未显示)可以用于增加在污染物收集器和/或路面附近的气流，由此增加从路面去除并附着在污染物收集器的污染物。在一些实施方案中，污染物激发器可以用于强迫吸气或者抽吸以增加气流。污染物激发器的示例包括但是不限于吹风机、电机、风扇等。
在某些实施方案中，污染物收集器120可以被构成为杀死细菌、病毒和/或其它微生物。例如，在一个实施方案(未显示)中，污染物收集器120可包括涂布有在干燥时能形成一系列微小尖突的液体的材料。与该表面发生接触的微生物的细胞膜被刺穿，致使微生物死亡。形成所述微小尖突的抗微生物液体的示例是Biogreen3000TM，它可以从英国的Microgenix Technologies Limited of Kent购买。图11图示说明可用于中和微生物的污染物收集器120的另一个实施方案。如图11所示，污染物收集器120可被暴露在紫外光源250下，以杀死和/或中和污染物收集器120中存在的细菌、病毒和其它有机物。在另一个实施方案中，污染物收集器120包括消毒或抗菌类物质或材料，例如涂布在污染物收集器衬垫126上的抗菌物质。在又一个实施方案中，污染物收集器包括杀死微生物的消毒剂或者臭氧发生器。
此处提出的污染物收集器120可被构成为放置在任何合适的车辆表面上。例如，在某些实施方案中，污染物收集器120可被永久地固定到车辆200上。在另一些实施方案中，污染物收集器120被可拆卸地固定在车辆200上。在一些实施方案中，壳体224可以永久地连接到车辆200上。在另一些实施方案中，污染物收集器衬垫126是可拆卸和/或可更换的。在更多实施方案中，污染物收集器120是暴露的，而在其他实施方案中，污染物收集器120是隐藏的。
如此处大体描述的，减少路面上的污染物的污染物收集器和方法的实施方案不限于四轮车辆，而且不限于机动车辆。可适当地设计污染物收集器，使其用于多种类型的车辆，包括两轮车辆(例如摩托车、自行车，小型摩托车，机动自行车，人用随意车交通工具(Human SegwayTransporter))，三轮车辆(例如机动三轮车和全地形车(ATV)，以及非机动三轮车)，四轮车辆(例如ATV、拖拉机、轿车、卡车、大篷车等)，以及其它具有超过四个车轮的大型车辆(例如多轮卡车等)。车辆可被配置为包括一个或者多个污染物收集器。污染物收集器可放置在车辆上可使污染物收集器衬垫126暴露于道路污染物的任何位置处。例如，污染物收集器可位于车辆上的多个位置，包括但不限于护板、前阻流板、后阻流板、防溅罩、挡泥板、轮室、车辆的底面、或者车辆上能够使得污染物收集器暴露于道路污染物的任何其它合适的位置上。此外，污染物收集器可设置在任何类型的车辆上，处于污染物收集器衬垫126在正常情况下不暴露于道路污染物，但是通过使用风扇或吹风机、真空装置、或者设计或自然发生的通过并环绕车辆的任何气流，或者任何将道路污染物带到污染物收集器126的设备而可暴露于道路污染物的位置上。
可以多种方式来设计污染物收集器。在一个实施方案中，污染物收集器120可包括单个污染物收集器衬垫126。在另一个实施方案(未示出)中，污染物收集器120可以包括放置在辊上的多个污染物收集器衬垫，其中一个污染物收集器衬垫暴露于道路，经过一段时间之后，将暴露的污染物收集器衬垫从辊上除去，从而暴露另一个可以用于收集道路污染物的污染物收集器衬垫。
在另一个实施方案(未示出)中，污染物收集器120可以包括多个污染物收集器衬垫，它们通常构成为一叠，类似于例如纸巾盒或者餐巾纸分配器，且一个污染物收集器衬垫126暴露于道路污染物。一段时间之后，从污染物收集器120中除去该暴露的污染物收集器衬垫126，由此使另一个污染物收集器衬垫126暴露于环境中用于接下来收集道路污染物。
在另一个实施方案中，污染物收集器120可包括通常用在油漆房中用于从空气中过滤颗粒的材料。这些材料可包括例如聚酯、玻璃纤维、聚酯和玻璃纤维、稀松布做后衬的材料、纸张、或者和玻璃纤维或聚酯结合使用的纸张。在一些实施方案中，使材料发粘以获得高的颗粒保持性，而在其他实施方案中，不使材料发粘。适合的油漆房过滤材料可以从包括例如Airguard of Louisville，Kentucky的几个公司购买。
在又一个实施方案中，污染物收集器120可以包括指示器，其显示污染物收集器120或者污染物收集器衬垫126何时应当维修，例如污染物收集器120应当何时更换，或者污染物收集器衬垫126应当何时更换。在使用多个污染物收集器衬垫126(例如使用污染物收集器衬垫126卷或者污染物收集器衬垫126叠)的实施方案中，污染物收集器120可包括一个指示器，其显示何时除去暴露的污染物收集器衬垫126，从而使另一个污染物收集器衬垫126暴露于该环境。可以多种方式结合前述的指示器。例如在一个实施方案中，指示器放置在污染物收集器框架上。在另一个实施方案中，指示器是污染物收集器衬垫上的化学物质，它可以发生可见的颜色变化，以指示何时应当更换污染物收集器衬垫126。在另一个实施方案中，指示器是传感器或者是传感系统，它与污染物收集器衬垫126或者污染物收集器分开，并提供指示何时应当维修或者更换污染物收集器120或者污染物收集器衬垫126的信号。尽管此处公开的多种材料是可以用于污染物收集器的适当材料的示例，然而本发明不限于所公开的材料。
以下实施例描述了用原型污染物收集器120进行的实验，以证实原型污染物收集器能够减少路面上的碳氢化合物的量。
(实施例2)将污染物收集器120固定在卡车的轮室上，并且在夏威夷的湿润路况下驾驶该车辆。在行驶大约150英里之后，将污染物收集器120去除并分析碳氢化合物的存在。聘请夏威夷火奴鲁鲁的食品质量实验室(FoodQuality Lab of Honolulu，Hawaii)来独立分析聚集在污染物收集器上的石油碳氢化合物的量。
数据显示在短暂的测试期间，污染物收集器上聚集了大量的石油碳氢化合物。这些结果证实污染物收集器120明显减少了湿润路面上的道路污染物的量。以下实施例描述了可用于证实污染物收集器120在干燥路况下也可除去道路污染物的测试。
(实施例3)污染物收集器120被应用在卡车的轮室上，在夏威夷的干燥路况下驾驶该车辆。在行驶大约150英里之后，将污染物收集器120去除并分析碳氢化合物的存在。可聘请夏威夷火奴鲁鲁的食品质量实验室来分析道路污染物在污染物收集器上的聚集。可以确定污染物收集器在干燥路面上也会明显减少道路污染物的量。以下实施例描述了可用于证实污染物收集器120有效除去道路污染物的另一个测试。
(实施例4)污染物收集器120固定在2002雪弗兰开拓者(Chevrolet Avalanche)的轮室上，在夏威夷火奴鲁鲁市区的混合路况(即，潮湿或干燥条件)下驾驶该车辆。在行驶大约1500英里之后，将污染物收集器120去除并分析碳氢化合物和重金属的存在。聘请夏威夷火奴鲁鲁的独立实验室“Advanced Analytical Lab，LLCof”来分析道路污染物在污染物收集器120上的聚集。
结果显示在短暂的测试期间，聚集在污染物收集器120上的石油碳氢化合物的总量非常大。此外，结果显示在污染物收集器120上还收集了大量的重金属，包括钡、铬、铜、铅、以及硒。这些结果证实，本文所述的包括车辆和污染物收集器120的系统能有效地从路面上除去碳氢化合物和重金属。下一个实施例为本文描述的本发明实施方案有效从环境中除去污染物提供了更多的证明。
(实施例5)将不同的污染物收集器120固定到Nissan Frontier/King cab皮卡的轮室上，沿内华达洲拉斯维加斯市区在混合路况(即，潮湿或干燥条件)下驾驶该货车。在行驶了大约402英里、681英里、1415英里或3278英里之后，将污染物收集器120去除并分析碳氢化合物、重金属以及各种化学物质的存在。聘请内华达洲拉斯维加斯的独立实验室NEL实验室来分析道路污染物在污染物收集器120上的积累。
在第一组试验中，在干燥和潮湿路况下测试了相同类型的污染物收集器120。结果表明，在干燥和潮湿状况下，在污染物收集器120上积聚的石油碳氢化合物(TPH)的总量非常大。例如，从过滤器上切下的2.5英寸×2.5英寸的方形块在干燥状况下积聚了总共大约6.5mg的TPH(每平方英寸TPH的总量约0.04液量盎司)，而在湿润状况下积聚了总量17.2mg的TPH(每平方英寸TPH的总量约0.量盎司)。在污染物收集器120上还收集了数量可观的重金属，包括钡、镉、铬和铅，在污染物收集器120上还积聚了挥发性化学物质(例如二溴氟甲烷、甲苯和4-溴氟苯)。这些试验证实污染物收集器120在湿润或干燥路况下都能从环境中有效清除碳氢化合物、重金属以及挥发性化学物质。
在第二组试验中，比较了在干燥路况下不同的污染物收集器积聚碳氢化合物、重金属和化学物质的能力。发现两种类型的污染物收集器120都能有效地从环境中清除总的碳氢化合物、重金属和化学物质。实际上，在一种类型的污染物收集器120上积聚的碳氢化合物的量是在污染物收集器120的控制(未暴露)部分上存在的碳氢化合物的量的四倍多。结果显示，积聚了钡、镉、铬、铜、铅、银、水银(在一种类型的过滤器上)、4-溴氟苯、二溴氟甲烷和甲苯。这些结果进一步提供了本文所述的包括车辆和污染物收集器120的系统能从环境中有效清除碳氢化合物、重金属和化学物质的证据。如以下实施例所述，上述实施例中的道路测试将在美国的所有50个州和世界各国中进行。
(实施例6)将污染物收集器120应用在一些车辆的轮室上，并在潮湿和干燥路况下在所有50个州中以及几个其他国家中行驶该车辆。在行驶了大约1000英里之后，将污染物收集器120去除，并由例如夏威夷火奴鲁鲁的食品质量实验室来分析道路污染物的存在。这些试验将表明，通过采用在这里所述的污染物收集器120在所有50个州中以及在全世界的几个国家中都可降低道路污染物(例如碳氢化合物和有毒金属)的量。
实施例7将污染物收集器120应用在车辆的轮室上并在潮湿和干燥路况下在整个内华达行驶。在行驶了大约3000英里之后，将污染物收集器120去除，并由新泽西Westmont的EMSL分析有限公司(“EMSL”)来分析道路污染物的存在。EMSL使用了偏振光显微镜方法、扫描电子显微镜方法、透射电子显微镜方法、能量分散X射线光谱测定法以及X射线衍射方法的组合来分析沉积在污染物收集器上的颗粒。EMSL识别出具有以下浓度(百分比)的颗粒石英23％，方解石20％，白云石17％、其它矿石2％，硅酸钙25％、钢屑2％以及未识别出的有机物11％。EMSL还识别出与在暴露的污染物收集器衬垫上的颗粒尺寸分布相关的以下信息表1 颗粒尺寸分布

该试验表明污染物收集器120可在各种状况下清除具有各种组分的道路污染物颗粒，并且因此降低了道路污染物量。
上面的说明书详细描述了本发明的某些实施方案。但是要理解的是，无论上面的说明书在文字上多么详细，本发明仍然可以多种方式实施。如也在上面所指出的一样，应当指出的是，在描述本发明的某些特征或方面时所采用的具体术语不应当被认为是暗示该术语在这里被重新限定为局限于包括与该术语相关联的本发明的特征或方面的任意具体特征。因此本发明的范围应该根据所附权利要求及其等同方案来解释。
权利要求
1.一种用于从道路中清除污染物的系统，它包括车辆；以及污染物收集器，其安装在所述车辆上，使所述污染物收集器的表面暴露于道路污染物。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述污染物收集器包括污染物收集器衬垫。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述污染物收集器包括污染物收集器衬垫和保持所述污染物收集器衬垫的壳体。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述污染物收集器是亲油的。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述污染物收集器是疏水的。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述污染物收集器安装在所述车辆的轮室上。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述污染物收集器安装在所述车辆的多个挡泥板上。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述污染物收集器安装在所述车辆的底面上。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述污染物收集器安装在所述车辆的防溅罩上。
10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述污染物收集器安装在所述车辆的一挡泥板上。
11.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车辆包括多个车轮。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述车辆包括用于使所述车辆运动的发动机。
13.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述车辆包括四个或更多的车轮。
14.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括污染物释放器。
15.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述污染物释放器通过使包含道路污染物的空气向所述污染物收集器运动来增大流向所述污染物收集器的道路污染物的流量。
16.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述污染物释放器包括吹风机。
17.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述污染物释放器包括风扇。
18.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述污染物释放器产生真空，以增大流向所述污染物收集器的道路污染物的流量。
19.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述污染物收集器包括多个污染物收集器衬垫。
20.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述多个污染物收集器衬垫形成为污染物收集器衬垫卷。
21.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述多个污染物收集器衬垫形成为污染物收集器衬垫叠。
22.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述污染物收集器构成为，通过去除暴露于环境的第一个污染物收集器衬垫而使第二个污染物收集器衬垫暴露于环境。
23.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述污染物收集器包括指示器，用来当应更换所述污染物收集器时发出信号。
24.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述污染物收集器包括指示器，用来当应更换所述污染物收集器衬垫时发出信号。
25.如权利要求24所述的系统，其特征在于，所述指示器包括化学物质，它改变颜色以给出应更换所述污染物收集器的信号。
26.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述污染物收集器包括过滤材料。
27.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述污染物收集器包括薄膜。
28.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述污染物收集器包括多孔材料。
29.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述污染物收集器包括抗菌涂层。
30.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述污染物收集器衬垫包括抗菌涂层。
31.一种用于从路面中清除污染物的方法，该方法包括使权利要求1的系统与道路污染物接触；和将道路污染物俘获在污染物收集器上。
32.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述污染物收集器安装在所述车辆的轮室上。
33.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述污染物收集器安装在所述车辆的挡泥板上。
34.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述污染物收集器安装在所述车辆的防溅罩上。
35.如权利要求31所述的方法，其特征在于，还包括使道路污染物从路面中释放出来。
36.如权利要求31所述的方法，其特征在于，还包括当该污染物收集器需要维护时进行指示。
37.一种车辆，其包括污染物收集器，其收集道路污染物；以及连接件，其将污染物收集器保持在车辆的底面上，位于当道路污染物从路面释放出时对该污染物进行收集的位置处。
38.如权利要求37所述的车辆，其特征在于，所述污染物收集器包括框架和衬垫。
39.如权利要求37所述的车辆，其特征在于，所述污染物收集器包括衬垫。
40.如权利要求37所述的车辆，其特征在于，所述污染物收集器是亲油的。
41.如权利要求37所述的车辆，其特征在于，所述污染物收集器是疏水的。
42.如权利要求37所述的车辆，其特征在于，所述污染物收集器安装在所述车辆的轮室上。
43.如权利要求37所述的车辆，其特征在于，所述污染物收集器安装在所述车辆的挡泥板上。
44.如权利要求37所述的车辆，其特征在于，所述污染物收集器包括抗菌材料。
45.一种道路污染物清除系统，它包括用于收集道路污染物的装置；以及用于将所述用于将收集道路污染物的装置安装到车辆上的装置。
46.如权利要求45所述的系统，其特征在于，还包括用于释放道路污染物的装置。
全文摘要
提供用于从路面清除碳氢化合物和其它污染物的系统和方法。该系统可包括安装到车辆上的污染物收集器，其中该污染物收集器包括吸收衬垫、过滤器或薄膜。该污染物收集器固定在车辆上，例如固定在轮室中，挡泥板上，车辆底面上或者在该污染物收集器可以暴露于道路污染物的其他适当位置上。这里所述的方法包括从路面中释放道路污染物和使用污染物收集器来收集释放出的道路污染物。
文档编号F16D65/00GK1767964SQ200480008901
公开日2006年5月3日 申请日期2004年3月9日 优先权日2003年3月12日
发明者杰弗里·克兰茨 申请人:3K科技有限公司