În ciuda nivelurilor generale mai scăzute de emisii dăunătoare de la centralele electrice și vehiculele pe tot parcursul anului, poluarea aerului din iarnă în estul Statelor Unite rămâne ridicată. Un nou studiu explică de ce.

Vara obișnuia să fie primul poster pentru particulele care conțin ceață care provoacă astm, cancer pulmonar și alte boli, spun cercetătorii.

„În ultimii 10 ani sau cam asa ceva, nivelurile de poluare a aerului de vară au scăzut rapid, în timp ce nivelurile de poluare a aerului de iarnă nu au scăzut. Calitatea aerului în timpul verii este acum aproape la fel ca în timpul iernii în estul SUA”, spune autorul corespondent Viral Shah, care a făcut munca în cadrul doctoratului său în științe atmosferice la Universitatea din Washington. „Am identificat procesele chimice care explică diferența sezonieră ca răspuns la reducerea emisiilor.”

Studiul, care apare în Proceedings al Academiei Nationale de Stiinte, arată că particulele urmează căi diferite în timpul iernii.

Arome de smog

Rezultatele au provenit din analiza observațiilor colectate în timpul campaniei Wintertime Investigation of Transport, Emissions and Reactivity (IARNA) din 2015. În timpul acestui efort, cercetătorii au petrecut șase săptămâni în timpul iernii zburând prin penele de poluare deasupra orașului New York, Baltimore, Cincinnati, Columbus, Pittsburgh, Washington, DC și de-a lungul centralelor electrice pe cărbune din valea râului Ohio.

„Acum avem un instrument mai bun pentru a analiza care este cea mai bună strategie de îmbunătățire a calității aerului pe timp de iarnă…”

Particulele care formează smogul vin în diferite arome. Doi importanți sunt sulfații, din dioxidul de sulf emis în principal de centralele electrice pe cărbune, și nitrații, creați din oxizi de azot cunoscuți colectiv ca NOx. Reglementările privind calitatea aerului au redus dioxidul de sulf în SUA cu 68% între 2007 și 2015, iar NOx cu aproximativ o treime în acest timp.

Nivelurile de particule din timpul verii - când cele două arome de oxizi se adună în pachete apoase de nitrați și sulfați care creează apusuri frumoase, dar dăunează sănătății umane - au scăzut în estul SUA cu aproximativ o treime în acest timp. Însă concentrațiile de particule de iarnă au scăzut doar cu jumătate, din motive care nu erau clare.

„Modelele de calitate a aerului pe care le folosim pentru a înțelege originea poluării aerului funcționează destul de bine vara, dar au unele probleme în timpul iernii. Înainte de acest studiu, nu am putut reproduce compoziția de particule observată în timpul iernii”, spune Lyatt Jaeglé, care a fost al doilea autor al lucrării și co-investigator principal al campaniei de teren.

„Acum avem un instrument mai bun pentru a analiza care este cea mai bună strategie de îmbunătățire a calității aerului pe timp de iarnă la scară regională în estul SUA și, potențial, în alte locuri, cum ar fi Europa și Asia.”

Chimia aerului de iarnă

Vara, o parte din NOx și dioxidul de sulf emise rămâne în fază gazoasă și este zăpadată de lumina soarelui sau depusă pe uscat, iar restul formează particule sub formă de nitrați și sulfați. Pe măsură ce ingredientele primare scad, la fel scade și nivelul de particule.

Dar noua analiză arată că chimia aerului de iarnă urmează o cale mai complexă. Cu mai puțină lumină solară și temperaturi mai scăzute, mai multă chimie are loc în faza lichidă, pe suprafețele particulelor existente sau a norilor de lichid și gheață. În această fază, pe măsură ce ingredientele primare scad, eficiența conversiei dioxidului de sulf în sulfat crește, deoarece sunt disponibili mai mulți oxidanți. Și pe măsură ce sulfatul scade, particulele devin mai puțin acide, ceea ce face ca NOx să se transforme mai ușor în nitrați.

Deci, chiar dacă reglementările privind calitatea aerului au redus ambele tipuri de emisii primare, cantitatea totală de particule care dăunează sănătății umane a scăzut mai lent.

„Nu este că reducerile nu funcționează. Doar că reducerile au un efect de anulare, iar efectul de anulare are o putere stabilită”, spune Shah, care este acum cercetător postdoctoral la Universitatea Harvard. „Trebuie să facem noi reduceri. Odată ce reducerile devin mai mari decât efectul de anulare, iarna va începe să se comporte mai mult ca vara.”

Cum se va schimba calitatea aerului?

Studiul prezice că, dacă reducerea emisiilor nu depășește previziunile actuale, calitatea aerului în timpul iernii va continua să se îmbunătățească doar treptat până cel puțin în 2023. În acest ritm, ar dura câțiva ani până când emisiile ating niveluri când poluarea pe timp de iarnă începe să scadă mai repede.

„Această lucrare arată că înțelegerea chimiei atmosferice subiacente care transformă poluanții primari în particule fine este esențială pentru calibrarea așteptărilor noastre cu privire la ceea ce vor realiza reducerile de emisii și, prin urmare, pentru modul de optimizare a reducerilor viitoare ale emisiilor pentru a continua să obținem „cel mai bun profit pentru bani”. „în ceea ce privește reducerea concentrațiilor de particule fine”, spune autorul al treilea Joel Thornton, care a fost cercetătorul principal al campaniei de teren.

Descoperirile sugerează că vor fi necesare mai multe reduceri de emisii, atât ale oxizilor de sulf, cât și ale oxizilor de azot, pentru a îmbunătăți calitatea aerului pe timp de iarnă în estul SUA și în alte climate reci.

„Această cercetare ajută la explicarea de ce controalele emisiilor pentru reducerea substanțelor care poluează aerul, cum ar fi sulfatul și nitrații, nu au avut un succes așa cum era de așteptat în estul SUA în timpul iernii”, spune Sylvia Edgerton, director de program în Divizia de atmosferă și atmosferă a Fundației Naționale pentru Știință. Geospace Sciences, care a finanțat cercetarea.

„Campania de teren WINTER a produs un set unic de observații de iarnă. Ei demonstrează că reacțiile chimice în timpul lunilor de iarnă contracarează reducerile așteptate ale poluării aerului datorită reducerii emisiilor.”

Coautori suplimentari sunt de la Universitatea din Washington; Georgia Tech; Universitatea din Colorado Boulder; Universitatea de Stat din Colorado; Universitatea de Stat din Carolina de Nord A&T; Centrul Național pentru Cercetări Atmosferice din Boulder; și Administrația Națională Oceanică și Atmosferică din Boulder. Fundația Națională pentru Știință, cu sprijin în natură din partea NASA și a Administrației Naționale pentru Oceane și Atmosfere, a finanțat lucrarea.

Sursa: Universitatea din Washington

Cărți asemănătoare:

at InnerSelf Market și Amazon