Globale forureningsestimater afslører overraskelser, lejlighed

Det er ikke usædvanligt at støde på overskrifter om forurening eller global opvarmning og opdage, at de når forskellige konklusioner afhængigt af datakilden.

Forskere ved Washington University i St. Louis brugte en harmoniseret tilgang, inkorporerer data fra flere satellitter og jordmonitorer med computermodellering for at kompilere en omfattende, konsekvent kort over forurening over hele kloden. Deres data spænder over 1998-2018, giver et aktuelt billede af tilstanden af ​​verdens luftkvalitet, der afslører nogle overraskelser, både på godt og ondt.

Forskningen blev ledet af Melanie Hammer, en postdoc-forsker i Randall Martins laboratorium, professor i energi, miljø- og kemiteknik på McKelvey School of Engineering.

Resultaterne af deres undersøgelse, der så på PM2.5 - bittesmå partikler, der er i stand til at trænge dybt ind i en persons åndedrætssystem - blev offentliggjort 3. juni i Miljøvidenskab og -teknologi .

"Tidligere undersøgelser, der ser på langsigtet PM2.5, har ikke brugt data så nye som vi har, " sagde Hammer. Ældre data kan ikke fange resultaterne af mange programmer, der sigter mod at begrænse forurening - selv om de har været i kraft i næsten et årti.

Det viste sig at være tilfældet i Kina, hvor et markant fald i forurening i den seneste tid var resultatet af strategier, der for alvor blev påbegyndt omkring 2011. Andre datasæt fanger ikke faldet.

Og i Indien – et andet problemområde – var historien ikke så positiv. "Det ser ud til, at der er lidt af et plateau med PM2,5-niveauer, " sagde Hammer. Skønt stadig, niveauerne stiger ikke så stejlt, som andre rapporter kan antyde.

PM2,5 refererer til størrelsen af ​​partikler - 2,5 mikron. Disse små partikler er skabt i naturen, men også af menneskelige aktiviteter, herunder nogle fremstillingsprocesser, biludstødning og brug af brændeovne.

Det er ikke let at måle mængden af ​​PM2.5 på jorden, fordi der ikke er nogen form for omfattende overvågningsnetværk, der dækker kloden. Nordamerika og Europa har omfattende overvågningssystemer, ligesom Kina. Men, Martin sagde, "Der er store huller i jordbaseret overvågning. Folk kan bo hundredvis af kilometer væk fra monitorer."

At udvikle et omfattende forureningskort, derefter, jordbaserede skærme er simpelthen utilstrækkelige.

For at tage et globalt øjebliksbillede, Martins team startede med satellitbilleder af atmosfæresøjler, der spændte over jorden til kanten af ​​rummet. Ved at bruge den etablerede GEOS-Chem-model, som simulerer atmosfærisk sammensætning, de kunne udlede, hvor meget PM2.5 skulle være på jorden, nederst i en given kolonne.

Når man sammenligner forudsigelserne med faktiske niveauer målt af jordmonitorer, aftalen var slående. Faktisk, Martin sagde, "Det er det bedste niveau af enighed, der er fundet til dato."

Men forskerne gik alligevel et skridt videre.

Aftalen var stor, men ikke perfekt. Så Hammer tilføjede forskellene mellem de observerede og forudsagte mængder af PM2.5 og udvidede de jordbaserede forudsigelser over hele kloden, udfylde de store huller mellem skærme.

Dette ekstra trin bragte de observerede og forudsagte niveauer af PM2.5 fra 81 % til 90 % overensstemmelse.

Da de var i stand til at se godt på de seneste forureningsniveauer rundt om i verden, forskerne så nogle markante ændringer i forhold til tidligere tendenser. Især i Kina.

"Vi er vant til at se bare store, stigende tendenser inden for forurening, " sagde Hammer. Men i Kina, "Hvad vi fandt, fra 2011 til 2018, er, at der faktisk er en særlig stor negativ tendens."

Andre steder i Asien, billedet var ikke så positivt.

Mens forureningsniveauet ikke så ud til at være stigende i Indien, landet ser ud til at være i en plateaufase. "Det brede plateau med meget høje koncentrationer, som en stor befolkning er udsat for, er ret bekymrende, " sagde Martin. "Det påvirker sundheden for en milliard mennesker."

Imidlertid, takeaway fra denne forskning kan være, på balancen, en håbefuld en:Det ser ud til at vise en mulig vej frem.

"De data, Melanies analyse afslører, er en rigtig succeshistorie for luftkvalitetskontrol, " sagde Martin. "Det viser, at de kan være bemærkelsesværdigt effektive til at reducere PM2,5." Selvom videnskabsmænd har vidst, at disse kontroller indeholder potentialet til at have indflydelse, han sagde, "Forandringerne i Kina er meget dramatiske, større end vi har set noget sted i verden over observationsrekorden.

"Det illustrerer en reel mulighed for at forbedre luftkvaliteten gennem effektiv kontrol."

Forurening, sundhed rundt om i verden

Hos mennesker, der allerede er syge med sygdom som astma, PM2,5 kan have umiddelbare sundhedsmæssige konsekvenser. Langsigtet, imidlertid, indånding af disse partikler har konsekvenser for alle.

"PM2.5 er et stort folkesundhedsproblem globalt, " sagde Melanie Hammer, postdoc-forsker i Randall Martins laboratorium på McKelvey School of Engineering. "Det er vigtigt at få nøjagtige eksponeringsestimater for at estimere sundhedsvirkningerne."

Det er derfor, organisationer, herunder Verdenssundhedsorganisationen og Global Burden of Disease, bruge data fra Martins laboratorium.