Meskipun tahap pelepasan yang lebih rendah dari loji dan kenderaan elektrik sepanjang tahun, pencemaran udara musim sejuk di Amerika Syarikat Timur masih tinggi. Kajian baru menerangkan mengapa.

Musim panas digunakan untuk menjadi poster bagi zarah-zarah yang mengandungi jerebu yang menyebabkan asma, kanser paru-paru, dan penyakit lain, kata penyelidik.

"Pada tahun-tahun lalu 10, paras pencemaran udara musim panas telah menurun dengan cepat, sementara paras pencemaran udara musim sejuk tidak ada. Kualiti udara di musim panas kini hampir sama dengan musim sejuk di AS timur, "kata penulis asal Viral Shah, yang melakukan kerja sebagai sebahagian daripada kedoktorannya di sains atmosfera di University of Washington. "Kami telah menentukan proses kimia yang menerangkan perbezaan bermusim sebagai tindak balas terhadap pengurangan pelepasan."

Kajian itu, yang terdapat di dalam Prosiding National Academy of Sciences, menunjukkan bahawa zarah-zarah mengikut jalur yang berbeza pada musim sejuk.

Rasa manis

Hasilnya datang daripada menganalisis pemerhatian yang dikumpulkan semasa Kempen Penyelidikan Pengangkutan, Pelepasan dan Reaktiviti Musim Sejuk (WINTER) 2015. Dalam usaha itu, para penyelidik menghabiskan enam minggu di musim sejuk yang terbang melalui kutu pencemaran di New York City, Baltimore, Cincinnati, Columbus, Pittsburgh, Washington, DC, dan di sepanjang loji kuasa arang batu di Lembah Sungai Ohio.

"Kami kini mempunyai alat yang lebih baik untuk melihat strategi terbaik untuk meningkatkan kualiti udara musim sejuk ..."

Zarah-zarah yang membentuk asap datang dengan rasa yang berbeza. Dua yang penting adalah sulfat, dari sulfur dioksida yang dipancarkan terutamanya oleh loji janakuasa arang batu, dan nitrat, yang dihasilkan daripada nitrogen oksida yang dikenali secara kolektif sebagai NOx. Peraturan kualiti udara telah menurunkan sulfur dioksida di Amerika Syarikat dengan persentase 68 antara 2007 dan 2015, dan NOx sekitar satu pertiga pada masa itu.

Tahap musim panas partikulat - apabila dua rasa oksida bertumpu ke dalam paket berair nitrat dan sulfat yang menghasilkan matahari terbenam yang indah tetapi membahayakan kesihatan manusia-telah jatuh di AS timur sekitar satu pertiga pada masa itu. Tetapi kepekatan musim sejuk partikel telah berkurang hanya separuh sebanyak, kerana alasan yang tidak jelas.

"Model kualiti udara yang kita gunakan untuk memahami asal pencemaran udara cukup baik pada musim panas, tetapi ada beberapa isu di musim sejuk. Sebelum kajian ini, kita tidak boleh menghasilkan semula komposisi zarah yang diamalkan pada musim sejuk, "kata Lyatt Jaeglé, yang merupakan penyiasat kedua dan penyiasat utama penyelidikan lapangan.

"Kami kini mempunyai alat yang lebih baik untuk melihat strategi terbaik untuk meningkatkan kualiti udara musim sejuk pada skala serantau di AS timur, dan berpotensi tempat lain, seperti Eropah dan Asia."

Kimia udara musim sejuk

Pada musim panas, beberapa NOx yang dikeluarkan dan sulfur dioksida kekal dalam fasa gas dan mendapat zapped oleh cahaya matahari atau didepositkan ke tanah, dan selebihnya membentuk partikel dalam bentuk nitrat dan sulfat. Apabila bahan-bahan utama jatuh, begitu pula tahap zarah.

Tetapi analisis baru menunjukkan bahawa kimia musim sejuk di udara mengikuti laluan yang lebih kompleks. Dengan kurang cahaya matahari dan suhu yang lebih sejuk, lebih banyak kimia berlaku dalam fasa cair, di permukaan partikel sedia ada atau awan cair dan ais. Dalam fasa itu, apabila bahan-bahan utama jatuh, kecekapan menukar sulfur dioksida menjadi sulfat naik, kerana lebih banyak oksidan boleh didapati. Dan sebagai sulfat turun, partikel menjadi kurang berasid, menjadikan NOx lebih mudah diubah menjadi nitrat.

Jadi, walaupun peraturan kualiti udara telah mengurangkan kedua-dua jenis pelepasan utama, jumlah zarah yang merosakkan kesihatan manusia telah menurun lebih perlahan.

"Bukanlah pengurangan itu tidak berfungsi. Ia hanya bahawa pengurangan mempunyai kesan yang membatalkan, dan kesan pembatalan mempunyai kekuatan yang ditetapkan, "kata Shah, yang kini menjadi penyelidik pasca doktoral di Universiti Harvard. "Kita perlu membuat pengurangan lebih lanjut. Apabila pengurangan menjadi lebih besar daripada kesan pembatalan, maka musim sejuk akan mulai bersikap lebih panas seperti musim panas. "

Bagaimanakah perubahan kualiti udara?

Kajian itu meramalkan bahawa kecuali pengurangan pelepasan melebihi ramalan semasa, kualiti udara pada musim sejuk akan terus meningkat hanya secara beransur-ansur sehingga sekurang-kurangnya 2023. Pada kadar ini, ia akan menjadi beberapa tahun sebelum pelepasan mencapai paras apabila pencemaran musim sejuk mula jatuh lebih cepat.

"Makalah ini menunjukkan bahawa pemahaman kimia atmosfera yang menukarkan pencemar utama ke dalam zarah partikel halus adalah kritikal untuk menentukur jangkaan kami tentang apa yang akan dilakukan pengurangan pelepasan, dan dengan itu untuk mengoptimumkan pengurangan pelepasan masa depan untuk terus mendapat 'bang terbesar bagi dolar 'dari segi mengurangkan kepekatan bahan zarahan halus,' kata pengarang ketiga Joel Thornton, yang menjadi penyiasat utama dalam kempen lapangan.

Penemuan menunjukkan bahawa lebih banyak pengurangan pelepasan, kedua-dua sulfur dan nitrogen oksida, akan diperlukan untuk meningkatkan kualiti udara musim sejuk di AS Timur dan iklim sejuk lain.

"Penyelidikan ini membantu menjelaskan mengapa kawalan pelepasan untuk mengurangkan bahan pencemaran udara, seperti sulfat dan nitrat, tidak berjaya seperti yang diharapkan di AS timur pada musim sejuk," kata Sylvia Edgerton, pengarah program di Bahagian Atmosfera Yayasan Sains Kebangsaan Sains Geospace, yang membiayai penyelidikan.

"Kempen lapangan WINTER menghasilkan satu set pemerhatian musim sejuk yang unik. Mereka menunjukkan bahawa maklum balas bahan kimia semasa bulan-bulan musim sejuk menghalang pengurangan pencemaran udara yang dijangkakan akibat penurunan emisi. "

Penulis tambahan adalah dari University of Washington; Georgia Tech; Universiti Colorado Boulder; Universiti Negeri Colorado; North Carolina A&T State University; Pusat Nasional Penyelidikan Atmosfera di Boulder; dan Pentadbiran Lautan dan Atmosfera Nasional di Boulder. Yayasan Sains Nasional, dengan sokongan baik dari NASA dan Pentadbiran Lautan dan Atmosfera Nasional, membiayai kerja tersebut.

sumber: Universiti Washington

Buku berkaitan:

at InnerSelf Market dan Amazon