Luftkvalitetstest skal forenkles for at hjælpe med at reducere farlige emissioner

Nye metoder til test og simulering af luftkvalitet bør overvejes for at hjælpe politiske beslutningstagere med at få en mere præcis forståelse af, hvordan emissioner påvirker luftforureningsniveauet, tyder ny forskning på.

I en anmeldelse offentliggjort i Journal of the Air &Waste Management Association , Forfatterne hævder, at nuværende luftkvalitetsmodelleringssystemer, der bruges i USA til at udføre simuleringer for at hjælpe os med at forstå, hvordan forurenende stoffer reagerer i atmosfæren, skal finde en balance mellem tilstrækkelige kemiske detaljer og unødvendige spekulationer for at producere nøjagtige resultater for at hjælpe med at forbedre luftkvaliteten.

Det nye papir giver anbefalinger til, hvordan man kan producere mere nøjagtige beskrivelser af atmosfæriske kemiske reaktioner, og efterfølgende luftkvalitetssimuleringer, i kampen for at reducere farlige emissioner.

Produktion af luftforurening fra motorkøretøjer, industrielle kraftværker, og emissioner af fossile brændstoffer bestemmes af komplekse kemiske reaktioner. For nøjagtigt at simulere luftforurening, Luftkvalitetsmodeller løser sæt af ligninger, der matematisk beskriver de fysiske og kemiske processer, der regulerer skæbnen for emissioner i atmosfæren. Hovedforfatter professor William Stockwell fra University of Texas i El Paso forklarer, nøjagtige simuleringer af luftforurenende stoffer kræver opdaterede og nøjagtige beskrivelser af de kemiske processer for de skiftende kemiske regimer i atmosfæren og nye forurenende stoffer, der giver anledning til bekymring.

Forskere sammenlignede nuværende teknikker, der bruges til at beskrive atmosfæriske kemiske reaktioner, med mere historiske teknikker. De fokuserede deres sammenligning på teknikker, der bruges i en tredimensionel model, der almindeligvis bruges af miljøagenturer til at simulere ozon, partikler, og atmosfæriske syrekoncentrationer, og udvikle effektive emissionsreduktionsstrategier.

Ifølge anmeldelsen, tidlig udvikling (1970-2000) af teknikker til at beskrive atmosfæriske kemiske reaktioner involverede tilføjelse af en kemisk reaktion en efter en til den matematiske beskrivelse, hver efterfulgt af laboratorietest ved hjælp af et miljøkammer, og sammenligne simuleringerne med resultaterne. "Vi anser dette for at være en "bottom-up" tilgang, " siger Stockwell.

Sammenlignet med, de nuværende teknikker til at beskrive atmosfæriske reaktioner omtales som en "top-down" tilgang og involverer først at skabe meget komplekse matematiske beskrivelser af kemiske reaktioner forud for testning og derefter forenkle dem til deres brug i en luftkvalitetsmodel.

Forskerne var både overraskede og bekymrede over at finde ud af, at top-down-tilgangen i vid udstrækning er blevet anbefalet med udelukkelse af "bottom-up"-tilgangen" til opdatering af beskrivelserne af den kemi, der bruges til luftkvalitetsmodellering.

Stockwell hævder, at man starter udviklingen af ​​den matematiske beskrivelse af kemien med et meget stort antal reaktioner, der ikke er veltestede i laboratoriet, kan tilføje en unødig mængde usikkerhed til beskrivelsen af ​​kemien i modellen, som, på tur, kan påvirke en models effektivitet til at simulere luftforurening.

I stedet, forskerne foreslår, at luftkvalitetsmodeller ville være mere nøjagtige, hvis beskrivelserne af atmosfæriske kemiske reaktioner blev udviklet gennem en kombination af bottom-up og top-down teknikker, dvs. tilføjelse af en reaktion eller en lille gruppe af reaktioner til den matematiske beskrivelse (bottom-up-teknik), efterfulgt af test mod mere komplekse matematiske beskrivelser (top-down) og en sidste forenkling for input af luftkvalitetsmodeller.

Forskerne anbefaler også, at der bør lægges mere vægt på alternative teknikker til fremstilling af de ligningssæt, der matematisk beskriver de kemiske processer til luftkvalitetsmodellering, såsom brug af informatik og luftkvalitetsmodelleringssystemer, der bedre karakteriserer usikkerheden i deres simuleringer.