Forskning viser, at Clean Air Act sandsynligvis er ansvarlig for et dramatisk fald i atmosfærisk organisk aerosol

Den luft, vi indånder, indeholder partikler fra en række naturlige og menneskerelaterede kilder. Partikler er ansvarlige for tusindvis af for tidlige dødsfald i USA hvert år, men lovgivning fra U.S. Environmental Protection Agency (EPA) er krediteret med at reducere dette tal betydeligt, samt mængden af ​​partikler i atmosfæren. Imidlertid, EPA får muligvis ikke den fulde kredit, de fortjener:ny forskning fra MIT's Department of Civil and Environmental Engineering (CEE) foreslår, at EPA's lovgivning kan have reddet endnu flere liv end oprindeligt rapporteret.

"I USA, antallet af for tidlige dødsfald forbundet med eksponering for udendørs partikler overstiger antallet af dødsulykker i bilulykker hvert år. Dette fremhæver den afgørende rolle, som EPA spiller i at reducere eksponeringen af ​​mennesker, der bor i USA, for skadelige forurenende stoffer, " siger Colette Heald, lektor i CEE og Jorden, Atmosfæriske og planetariske videnskaber.

EPA's 1970 Clean Air Act og yderligere ændringer vedtaget i 1990 omhandler sundhedsvirkningerne af partikler, specifikt ved at regulere emissioner af luftforurenende stoffer og fremme forskning i renere alternativer. I 2011 meddelte EPA, at lovgivningen var ansvarlig for et betydeligt fald i partikler i atmosfæren, estimerer over 100, 000 liv reddet hvert år fra 2000 til 2010. Men rapporten tog ikke hensyn til organisk aerosol, en vigtig bestanddel af atmosfæriske partikler, at være en stor bidragyder til faldet i partikler i denne periode. Organisk aerosol udsendes direkte fra forbrænding af fossilt brændstof (f.eks. køretøjer), bolig afbrænding, og naturbrande, men produceres også kemisk i atmosfæren fra oxidation af både naturlige og menneskeskabte udledte kulbrinter.

CEE-forskerholdet, herunder Heald; Jesse Kroll, en lektor i CEE og i kemiteknik; David Ridley, en forsker i CEE; og Kelsey Ridley SM '15, kiggede på overflademålinger af organisk aerosol fra hele USA fra 1990 til 2012, skabe et omfattende billede af organisk aerosol i USA.

"Udbredt overvågning af luftforureningskoncentrationer i hele USA gør os i stand til at verificere ændringer i luftkvaliteten over tid som reaktion på regler. Tidligere arbejde har fokuseret på faldet i partikler i forbindelse med bestræbelserne på at reducere sur nedbør i USA. Men at dato, ingen havde virkelig undersøgt den langsigtede trend inden for organisk aerosol, " siger Heald.

MIT-forskerne fandt et mere dramatisk fald i organisk aerosol i hele USA end tidligere rapporteret, hvilket kan stå for flere reddede liv, end EPA havde forventet. Deres arbejde viste, at disse ændringer sandsynligvis skyldes menneskeskabte, eller menneske, adfærd. Forskernes resultater blev offentliggjort i et papir, "Årsager og konsekvenser af faldende atmosfærisk organisk aerosol i USA." i Proceedings of the National Academy of Sciences ugen den 25. december.

"EPA-rapporten viste en meget stor indvirkning fra faldet i partikler, men vi var overraskede over at se en meget lille ændring i den organiske aerosolkoncentration i deres estimater, " forklarer David Ridley. "Observationerne tyder på, at faldet i organisk aerosol havde været seks gange større end anslået mellem 2000 og 2010 i EPA-rapporten."

Brug af data fra netværket Interagency Monitoring of Protected Visual Environments (IMPROVE), forskerne fandt ud af, at organisk aerosol faldt over hele landet i vinter- og sommersæsonen. Dette fald i organisk aerosol er overraskende, især når man tænker på stigningen i naturbrande. Men forskerne fandt ud af, at trods naturbrandene, organiske aerosoler fortsætter med at falde.

Forskerne brugte også oplysninger fra NASA Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications til at analysere virkningen af ​​andre naturlige påvirkninger på organisk aerosol, såsom nedbør og temperatur, og fandt ud af, at faldet ville ske på trods af skydække, regn, og temperaturændringer.

Fraværet af en klar naturlig årsag til faldet i organisk aerosol tyder på, at faldet var et resultat af menneskeskabte årsager. Yderligere, faldet i organisk aerosol svarede til faldet i andre målte atmosfæriske forurenende stoffer, såsom nitrogendioxid og kulilte, som ligeledes menes at skyldes EPA-regler. Også, ligheder i tendenser på tværs af både by- og landområder tyder på, at faldene også kan være resultatet af adfærdsændringer, der stammer fra EPA-regler.

Ved at udnytte emissionsdataene for organisk aerosol og dens prækursorer fra både naturlige og menneskeskabte kilder, forskerne simulerede organiske aerosolkoncentrationer fra 1990 til 2012 i en model. Forskerne fandt ud af, at mere end halvdelen af ​​faldet i organisk aerosol skyldes ændringer i menneskelig emissionsadfærd, herunder emissioner fra køretøjer og brændstof til private og kommercielle brændstoffer.

"Vi ser, at modellen fanger meget af den observerede tendens med organisk aerosol i hele USA, og vi kan forklare meget af det udelukkende gennem ændringer i menneskeskabte emissioner. Ændringerne i organiske aerosol-emissioner vil sandsynligvis være indirekte drevet af kontrol fra EPA på forskellige arter, som sort kulstof fra brændstofforbrænding og nitrogendioxid fra køretøjer, " siger Ridley. "Dette var ikke rigtig noget, som EPA forudså, så det er en ekstra fordel ved Clean Air Act."

Ved at overveje dødeligheden og virkningen af ​​organisk aerosol over tid, forskerne brugte en tidligere etableret metode, der relaterer eksponering for partikler til øget risiko for dødelighed gennem forskellige sygdomme som hjerte-kar-sygdomme eller luftvejssygdomme. Forskerne kunne således finde ud af ændringen i dødelighed baseret på ændringen i partikler. Da forskerne vidste, hvor meget organisk aerosol der er i partikelprøverne, de var i stand til at bestemme, hvor meget ændringer i organiske aerosolniveauer reducerede dødeligheden.

"Der er omkostninger og fordele ved at implementere regler som dem i Clean Air Act, men det ser ud til, at vi høster endnu større fordele af den reducerede dødelighed forbundet med partikler på grund af ændringen i organisk aerosol, Ridley siger. "Der er sundhedsmæssige fordele ved at reducere organisk aerosol yderligere, især i byområder. Som vi gør, naturlige kilder vil bidrage med en større del, så vi er nødt til at forstå, hvordan de også vil variere i fremtiden."