På trods af generelt lavere niveauer af skadelige emissioner fra kraftværker og køretøjer hele året, er vinterluftforurening i det østlige USA fortsat høj. En ny undersøgelse forklarer hvorfor.
Sommer plejede at være plakatbarnet for dis-holdige partikler, der forårsager astma, lungekræft og andre sygdomme, siger forskere.
"I de sidste 10 år eller deromkring er luftforureningsniveauet om sommeren faldet hurtigt, hvorimod vinterens luftforureningsniveauer ikke er. Luftkvaliteten om sommeren er nu næsten den samme som om vinteren i det østlige USA,” siger den korresponderende forfatter Viral Shah, der udførte arbejdet som en del af sin doktorgrad i atmosfæriske videnskaber ved University of Washington. "Vi har udpeget de kemiske processer, der forklarer den sæsonmæssige forskel som reaktion på emissionsreduktioner."
Undersøgelsen, der vises i Proceedings of National Academy of Sciences, viser, at partiklerne følger forskellige veje om vinteren.
Smog smag
Resultaterne kom fra analyse af observationer indsamlet under 2015 Wintertime Investigation of Transport, Emissions and Reactivity (WINTER)-kampagnen. Under denne indsats brugte forskere seks uger om vinteren på at flyve gennem forureningsfaner over New York City, Baltimore, Cincinnati, Columbus, Pittsburgh, Washington, DC og langs de kulfyrede kraftværker i Ohio River Valley.
"Vi har nu et bedre værktøj til at se på, hvad der er den bedste strategi til at forbedre vinterluftkvaliteten ..."
Partikler, der danner smog, kommer i forskellige smagsvarianter. To vigtige er sulfater, fra svovldioxid, der hovedsageligt udledes af kulfyrede kraftværker, og nitrater, der er dannet af nitrogenoxider, der tilsammen kaldes NOx. Luftkvalitetsbestemmelser har sænket svovldioxid i USA med 68 procent mellem 2007 og 2015, og NOx med omkring en tredjedel i løbet af den tid.
Sommertidens niveauer af partikler - når de to smage af oxider klumper sig sammen i vandige pakker af nitrater og sulfater, der skaber smukke solnedgange, men skader menneskers sundhed - er faldet i det østlige USA med omkring en tredjedel i løbet af den tid. Men vinterkoncentrationerne af partikler er kun faldet med det halve af årsager, der havde været uklare.
"De luftkvalitetsmodeller, som vi bruger til at forstå oprindelsen af luftforurening, fungerer ganske godt om sommeren, men har nogle problemer om vinteren. Før denne undersøgelse kunne vi ikke reproducere den observerede partikelsammensætning om vinteren,” siger Lyatt Jaeglé, som var avisens anden forfatter og co-principal investigator af feltkampagnen.
"Vi har nu et bedre værktøj til at se på, hvad der er den bedste strategi til at forbedre vinterluftkvaliteten på regional skala i det østlige USA og potentielt andre steder som Europa og Asien."
Vinterluftkemi
Om sommeren forbliver en del af den udledte NOx og svovldioxid i gasfasen og bliver zappet af sollys eller aflejret på land, og resten danner partikler i form af nitrater og sulfater. Når de primære ingredienser falder, falder niveauet af partikler også.
Men den nye analyse viser, at vinterluftens kemi følger en mere kompleks vej. Med mindre sollys og koldere temperaturer sker mere af kemien i væskefasen, på overfladerne af eksisterende partikler eller væske- og isskyer. I den fase, når de primære ingredienser falder, stiger effektiviteten af at omdanne svovldioxid til sulfat, fordi flere oxidanter er tilgængelige. Og efterhånden som sulfat falder, bliver partiklerne mindre sure, hvilket gør at NOx nemmere omdannes til nitrater.
Så selvom luftkvalitetsbestemmelserne har reduceret begge typer primære emissioner, er den samlede mængde af partikler, der skader menneskers sundhed, faldet langsommere.
"Det er ikke sådan, at reduktionerne ikke virker. Det er bare, at reduktionerne har en ophævende effekt, og den ophævende effekt har en fast styrke,” siger Shah, der nu er postdoc ved Harvard University. "Vi er nødt til at foretage yderligere reduktioner. Når reduktionerne bliver større end den annulleringseffekt, vil vinteren begynde at opføre sig mere som sommer."
Hvordan vil luftkvaliteten ændre sig?
Undersøgelsen forudsiger, at medmindre emissionsreduktionerne overgår de nuværende prognoser, vil luftkvaliteten om vinteren kun fortsætte med at forbedre sig gradvist indtil mindst 2023. Med denne hastighed vil der gå adskillige år, før emissionerne når niveauer, når vinterforureningen begynder at falde hurtigere.
”Dette papir viser, at forståelse af den underliggende atmosfæriske kemi, der omdanner primære forurenende stoffer til fine partikler, er kritisk for at kalibrere vores forventninger til, hvilke emissioner reduktioner der vil opnå, og derfor for hvordan man optimerer fremtidige emissioner for at fortsætte med at få den største bang for bukken 'i form af at reducere fine partiklerne koncentrationer," siger tredje forfatter Joel thortton, hvor hovedinvesteringen var på markedet.
Resultaterne tyder på, at flere emissionsreduktioner af både svovl- og nitrogenoxider vil være nødvendige for at forbedre vinterluftkvaliteten i det østlige USA og andre kolde klimaer.
"Denne forskning hjælper med at forklare, hvorfor emissionskontrol for at reducere luftforurenende stoffer, såsom sulfat og nitrat, ikke har været så vellykket som forventet i det østlige USA om vinteren," siger Sylvia Edgerton, programdirektør i National Science Foundation's Division of Atmospheric and Geospace Sciences, som finansierede forskningen.
“WINTER-feltkampagnen producerede et unikt sæt vinterobservationer. De viser, at kemisk feedback i vintermånederne modvirker forventede reduktioner i luftforurening på grund af reducerede emissioner."
Yderligere medforfattere er fra University of Washington; Georgia Tech; University of Colorado Boulder; Colorado State University; North Carolina A&T State University; det nationale center for atmosfærisk forskning i Boulder; og National Oceanic and Atmospheric Administration i Boulder. National Science Foundation, med naturaliestøtte fra NASA og National Oceanic and Atmospheric Administration, finansierede arbejdet.
Kilde: University of Washington
Relaterede Bøger:
at InnerSelf Market og Amazon
