Et nyt syn på luftforurening om vinteren

De processer, der skaber ozonforurening om sommeren, kan også udløse dannelsen af ​​vinterluftforurening, ifølge en ny undersøgelse fra forskere ved University of Colorado Boulder og NOAA, i samarbejde med University of Utah. Holdets uventede fund tyder på, at i det vestlige USA og andre steder, visse bestræbelser på at reducere skadelig luftforurening om vinteren kan give bagslag.

Specifikt, målretning mod nitrogenoxider udledt af biler og kraftværker kunne i første omgang faktisk øge den skadelige luftforurening, forskerne rapporterede i deres nye papir, ude i dagbladet Geofysiske forskningsbreve .

"Denne indsigt opstod fra nogle af de mest omfattende målinger af kemien bag vores vinterforureningsproblem, " sagde John Lin fra University of Utah, en professor i atmosfæriske videnskaber og medforfatter til undersøgelsen.

"Dette er i modstrid med, hvad der typisk antages, og foreslår en ny måde at afbøde denne type forurening i Salt Lake City, Denver og videre, " sagde Caroline Womack, en CIRES-forsker, der arbejder i NOAA Earth System Research Laboratory og hovedforfatter af undersøgelsen.

Forskrifter og renere teknologier har støt forbedret luftkvaliteten i USA. Alligevel oplever dale i vestlige stater stadig høje niveauer af partikler (PM2.5), eller mikroskopiske dråber suspenderet i luft, i løbet af vinteren. I Utahs bymæssige Salt Lake Valley, vintertid for PM2.5 overstiger nationale luftkvalitetsstandarder i gennemsnit 18 dage om året. Denver har ofte det samme problem om vinteren, når brune skyer hænger over byen.

En vigtig komponent i Salt Lake Valley og Denver PM2.5 forurening er ammoniumnitrat aerosol, som dannes ved emissioner af nitrogenoxider, flygtige organiske forbindelser (VOC'er), og ammoniak. Disse reaktioner sker under vintertemperaturinversioner, når varm luft opfanger kold luft nedenfor, koncentrere forurenende stoffer.

For at bekæmpe PM2.5-forurening om vinteren, videnskabsmænd havde først brug for en detaljeret forståelse af de kemiske processer, der producerer det. Så i 2017 forskere fra Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences (CIRES) og NOAA samarbejdede med University of Utah, Utah Department of Environmental Quality, og andre til at måle PM2.5 og dets prækursor-emissioner på adskillige grundsteder i og omkring Salt Lake Valley, herunder et sted på toppen af ​​College of Mines and Earth Sciences' William Browning Building på U-campus. Brug af NOAA Twin Otter - en lille, instrumenteret forskningsfly - holdet indsamlede også luftprøver i hele forureningslaget i det kritiske højdeområde, hvor partikler dannes.

Baseret på observationer fra feltkampagnen, Womack, Lin og deres kolleger fandt ud af, at ozon- og ammoniumnitrat-aerosolforurening er tæt forbundet, forbundet med den usædvanligt navngivne parameter "total ulige oxygen." Da de samme kemiske processer, der danner ozonforurening om sommeren, producerer ammoniumnitratforurening om vinteren, strategier, der effektivt har kontrolleret ozon, kan også begrænse produktionen af ​​ammoniumnitrat.

I vestlige dale med høje niveauer af ammoniumnitrat aerosol, afbødningsindsatsen har haft en tendens til først at fokusere på at kontrollere én komponent af forureningen:nitrogenoxider fra afbrænding af fossile brændstoffer. Forskerne fandt ud af, at denne tilgang faktisk kan øge ammoniumnitratforureningen, i hvert fald i starten. En potentielt mere effektiv måde at reducere PM2.5-forurening på ville være at begrænse VOC'er, ifølge den nye vurdering.

"Ingen har tidligere set på luftforurening om vinteren på denne måde. Vores resultater kunne holde stik i andre områder med alvorlig vinteraerosolforurening, herunder bjergdale på tværs af det vestlige USA og byområder i Østasien, og Europa, " sagde Womack. PM2.5-forurening er en væsentlig årsag til for tidlig død på verdensplan - og udover at påvirke menneskers sundhed negativt, PM2.5 påvirker også landbrugets udbytte, synlighed og muligvis Jordens klima.

For det næste for forskergruppen er en opfølgende undersøgelse under planlægning, der vil se på luftforurening om vinteren i hele det vestlige USA.