Παρά τα συνολικά χαμηλότερα επίπεδα επιβλαβών εκπομπών από σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής και οχήματα καθ 'όλη τη διάρκεια του έτους, η χειμερινή ατμοσφαιρική ρύπανση στις Ανατολικές Ηνωμένες Πολιτείες παραμένει υψηλή. Μια νέα μελέτη εξηγεί γιατί.

Το καλοκαίρι ήταν η αφίσα για τα σωματίδια που περιέχουν ομίχλη που προκαλούν άσθμα, καρκίνο του πνεύμονα και άλλες ασθένειες, λένε οι ερευνητές.

«Τα τελευταία 10 χρόνια περίπου, τα επίπεδα ατμοσφαιρικής ρύπανσης το καλοκαίρι έχουν μειωθεί ραγδαία, ενώ τα επίπεδα ατμοσφαιρικής ρύπανσης το χειμώνα δεν έχουν μειωθεί. Η ποιότητα του αέρα το καλοκαίρι είναι πλέον σχεδόν ίδια με τον χειμώνα στις ανατολικές ΗΠΑ», λέει ο αντίστοιχος συγγραφέας Viral Shah, ο οποίος έκανε την εργασία ως μέρος του διδακτορικού του στις ατμοσφαιρικές επιστήμες στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον. «Έχουμε εντοπίσει τις χημικές διεργασίες που εξηγούν την εποχιακή διαφορά ως προς τη μείωση των εκπομπών».

Η μελέτη, η οποία εμφανίζεται στο Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών, δείχνει ότι τα σωματίδια ακολουθούν διαφορετικά μονοπάτια το χειμώνα.

Γεύσεις αιθαλομίχλης

Τα αποτελέσματα προέκυψαν από την ανάλυση των παρατηρήσεων που συλλέχθηκαν κατά τη διάρκεια της εκστρατείας Wintertime Investigation of Transport, Emissions and Reactivity (WINTER) του 2015. Κατά τη διάρκεια αυτής της προσπάθειας, οι ερευνητές πέρασαν έξι εβδομάδες το χειμώνα πετώντας μέσα από λοφία ρύπανσης πάνω από την πόλη της Νέας Υόρκης, τη Βαλτιμόρη, το Σινσινάτι, το Κολόμπους, το Πίτσμπουργκ, την Ουάσιγκτον, DC και κατά μήκος των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα της κοιλάδας του ποταμού Οχάιο.

«Τώρα έχουμε ένα καλύτερο εργαλείο για να δούμε ποια είναι η καλύτερη στρατηγική για τη βελτίωση της ποιότητας του αέρα το χειμώνα…»

Τα σωματίδια που σχηματίζουν αιθαλομίχλη έρχονται σε διαφορετικές γεύσεις. Δύο σημαντικά είναι τα θειικά άλατα, από το διοξείδιο του θείου που εκπέμπεται κυρίως από σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα, και τα νιτρικά άλατα, που δημιουργούνται από οξείδια του αζώτου γνωστά συλλογικά ως NOx. Οι κανονισμοί για την ποιότητα του αέρα μείωσαν το διοξείδιο του θείου στις ΗΠΑ κατά 68 τοις εκατό μεταξύ 2007 και 2015 και τα NOx κατά περίπου ένα τρίτο κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου.

Τα καλοκαιρινά επίπεδα σωματιδίων -όταν οι δύο γεύσεις των οξειδίων συγκεντρώνονται σε υδαρή πακέτα νιτρικών και θειικών αλάτων που δημιουργούν όμορφα ηλιοβασιλέματα αλλά βλάπτουν την ανθρώπινη υγεία- έχουν πέσει στις ανατολικές ΗΠΑ κατά περίπου το ένα τρίτο κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου. Αλλά οι χειμερινές συγκεντρώσεις σωματιδίων έχουν μειωθεί μόνο κατά το ήμισυ, για λόγους που ήταν ασαφείς.

«Τα μοντέλα ποιότητας του αέρα που χρησιμοποιούμε για να κατανοήσουμε την προέλευση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης αποδίδουν αρκετά καλά το καλοκαίρι, αλλά έχουν κάποια προβλήματα το χειμώνα. Πριν από αυτή τη μελέτη, δεν μπορούσαμε να αναπαράγουμε την παρατηρούμενη σύνθεση σωματιδίων το χειμώνα», λέει ο Lyatt Jaeglé, ο οποίος ήταν ο δεύτερος συγγραφέας της εφημερίδας και συν-κύριος ερευνητής της εκστρατείας πεδίου.

«Τώρα έχουμε ένα καλύτερο εργαλείο για να δούμε ποια είναι η καλύτερη στρατηγική για τη βελτίωση της ποιότητας του αέρα το χειμώνα σε περιφερειακή κλίμακα στις ανατολικές ΗΠΑ και ενδεχομένως σε άλλα μέρη, όπως η Ευρώπη και η Ασία».

Χημεία του αέρα του χειμώνα

Το καλοκαίρι, μέρος του εκπεμπόμενου NOx και του διοξειδίου του θείου παραμένει στην αέρια φάση και παρακάμπτεται από το ηλιακό φως ή εναποτίθεται στη στεριά, και το υπόλοιπο σχηματίζει σωματίδια με τη μορφή νιτρικών και θειικών αλάτων. Καθώς πέφτουν τα κύρια συστατικά, τόσο πέφτουν τα επίπεδα των σωματιδίων.

Αλλά η νέα ανάλυση δείχνει ότι η χημεία του αέρα του χειμώνα ακολουθεί μια πιο περίπλοκη διαδρομή. Με λιγότερο ηλιακό φως και χαμηλότερες θερμοκρασίες, περισσότερη χημεία συμβαίνει στην υγρή φάση, στις επιφάνειες των υπαρχόντων σωματιδίων ή στα σύννεφα υγρού και πάγου. Σε αυτή τη φάση, καθώς πέφτουν τα κύρια συστατικά, αυξάνεται η αποτελεσματικότητα της μετατροπής του διοξειδίου του θείου σε θειικό, επειδή υπάρχουν περισσότερα οξειδωτικά. Και καθώς τα θειικά μειώνονται, τα σωματίδια γίνονται λιγότερο όξινα, κάνοντας τα NOx να μετατρέπονται πιο εύκολα σε νιτρικά.

Έτσι, παρόλο που οι κανονισμοί για την ποιότητα του αέρα έχουν μειώσει και τους δύο τύπους πρωτογενών εκπομπών, η συνολική ποσότητα σωματιδίων που βλάπτουν την ανθρώπινη υγεία έχει μειωθεί πιο αργά.

«Δεν είναι ότι οι μειώσεις δεν λειτουργούν. Απλώς οι μειώσεις έχουν ακυρωτικό αποτέλεσμα και το ακυρωτικό αποτέλεσμα έχει καθορισμένη δύναμη», λέει ο Shah, ο οποίος είναι τώρα μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ. «Πρέπει να κάνουμε περαιτέρω μειώσεις. Μόλις οι μειώσεις γίνουν μεγαλύτερες από το ακυρωτικό αποτέλεσμα, τότε ο χειμώνας θα αρχίσει να συμπεριφέρεται περισσότερο σαν καλοκαίρι».

Πώς θα αλλάξει η ποιότητα του αέρα;

Η μελέτη προβλέπει ότι εάν οι μειώσεις των εκπομπών δεν ξεπεράσουν τις τρέχουσες προβλέψεις, η ποιότητα του αέρα το χειμώνα θα συνεχίσει να βελτιώνεται μόνο σταδιακά μέχρι τουλάχιστον το 2023. Με αυτόν τον ρυθμό θα περάσουν αρκετά χρόνια μέχρι να φτάσουν οι εκπομπές όταν η χειμερινή ρύπανση αρχίσει να μειώνεται πιο γρήγορα.

«Αυτό το έγγραφο δείχνει ότι η κατανόηση της υποκείμενης ατμοσφαιρικής χημείας που μετατρέπει τους πρωτογενείς ρύπους σε λεπτά σωματίδια είναι κρίσιμη για τη βαθμονόμηση των προσδοκιών μας σχετικά με το τι θα επιτύχουν οι μειώσεις εκπομπών και, επομένως, για το πώς να βελτιστοποιήσουμε τις μελλοντικές μειώσεις εκπομπών για να συνεχίσουμε να έχουμε τη «μεγαλύτερη έκρηξη για τα χρήματα». από την άποψη της μείωσης των συγκεντρώσεων λεπτών σωματιδίων», λέει ο τρίτος συγγραφέας Joel Thornton, ο οποίος ήταν ο κύριος ερευνητής στην εκστρατεία πεδίου.

Τα ευρήματα υποδεικνύουν ότι θα χρειαστούν περισσότερες μειώσεις εκπομπών, τόσο του θείου όσο και των οξειδίων του αζώτου, για να βελτιωθεί η ποιότητα του αέρα το χειμώνα στις ανατολικές ΗΠΑ και σε άλλα ψυχρά κλίματα.

«Αυτή η έρευνα εξηγεί γιατί οι έλεγχοι των εκπομπών για τη μείωση των ουσιών της ατμοσφαιρικής ρύπανσης, όπως τα θειικά και τα νιτρικά, δεν ήταν τόσο επιτυχημένοι όσο αναμενόταν στις ανατολικές ΗΠΑ τον χειμώνα», λέει η Sylvia Edgerton, διευθύντρια προγράμματος στο Τμήμα Ατμόσφαιρας και του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών. Geospace Sciences, που χρηματοδότησε την έρευνα.

«Η εκστρατεία πεδίου WINTER παρήγαγε ένα μοναδικό σύνολο χειμερινών παρατηρήσεων. Αποδεικνύουν ότι οι χημικές ανατροφοδοτήσεις κατά τους χειμερινούς μήνες εξουδετερώνουν τις αναμενόμενες μειώσεις της ατμοσφαιρικής ρύπανσης λόγω μειωμένων εκπομπών».

Επιπλέον συγγραφείς προέρχονται από το Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον. Georgia Tech; το Πανεπιστήμιο του Κολοράντο Boulder? Κρατικό Πανεπιστήμιο του Κολοράντο; North Carolina A&T State University; το Εθνικό Κέντρο Ατμοσφαιρικής Έρευνας στο Boulder. και της Εθνικής Υπηρεσίας Ωκεανών και Ατμόσφαιρας στο Boulder. Το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών, με την υποστήριξη σε είδος από τη NASA και την Εθνική Υπηρεσία Ωκεανών και Ατμόσφαιρας, χρηματοδότησε το έργο.

πηγή: University of Washington

Σχετικές Βιβλία:

at InnerSelf Market και Amazon