COVID-nedlukningseffekt på luftkvalitet blandet

I april 2020, da Delaware og stater over hele landet vedtog sociale afstandsforanstaltninger for at håndtere folkesundhedskrisen forårsaget af coronavirus (COVID-19), Professor Cristina Archer ved University of Delaware huskede, at en flok mennesker fortalte hende, at himlen så blåere ud end normalt.

Denne enkle observation fik Archer til at undersøge et vigtigt og kompliceret forskningsspørgsmål:Gjorde de sociale afstandsforanstaltninger, der blev vedtaget i USA, og det deraf følgende lavere antal mennesker, der bruger forskellige transportmidler, forårsage en forbedring af luftkvaliteten i hele landet?

Desværre, i modsætning til dem, der er observeret klare, blå himmel, svaret er lidt dunkelt.

"Bare fordi folk blev hjemme og bare fordi de kørte mindre, det betød ikke nødvendigvis, at luftkvaliteten var bedre, " sagde Archer, professor ved School of Marine Science and Policy i UD's College of Earth, Hav og miljø (CEOE). "På nogle parametre var luftkvaliteten bedre, men ved nogle andre parametre, det var ikke. Og det blev faktisk værre adskillige steder."

Resultaterne af undersøgelsen blev for nylig offentliggjort i Bulletin of Atmospheric Science and Technology . Undersøgelsen blev ledet af forskere ved UD, Penn State og Columbia University.

Fra UD, medforfatterne omfatter doktorstuderende Maryam Golbazi og Nicolas Al Fahel. Andre medforfattere på undersøgelsen er Guido Cervone, professor i geografi, og meteorologi og atmosfærisk videnskab i Penn State, og Carolynne Hultquist, en tidligere ph.d.-studerende i Cervones laboratorium og nu postdoc-forsker ved Earth Institute of Columbia University.

For at vurdere luftkvaliteten, Archer fokuserede på nitrogendioxid og fine partikler, specifikt PM2.5. De to forurenende stoffer er føderalt regulerede og er både primære og sekundære forurenende stoffer, hvilket betyder, at de kan udsendes enten direkte til atmosfæren eller indirekte fra kemiske reaktioner.

Nitrogendioxid udsendes under brændstofforbrændingen af ​​alle motorkøretøjer og fly, mens partikler udsendes af fly og, blandt motorkøretøjer, mest med dieselbiler, såsom kommercielle tunge diesellastbiler. De udsendes også begge fra kraftværker med fossilt brændsel, selvom partikler for det meste udledes af kulkraftværker.

"Nitrogendioxid er en god indikator for trafik, " sagde Archer. "Vi havde allerede beviser fra nogle foreløbige papirer i Kina om, at nitrogendioxid var faldet betydeligt over de områder af Kina, hvor en afspærring var på plads."

Forskerne sammenlignede målinger af disse to forurenende stoffer i april 2020 med dem i april over de fem foregående år - fra 2015-2019.

De valgte april, fordi stort set alle stater havde en eller anden form for social distancering på plads den 1. hvilket førte til ændringer i livsstil.

"Selv i de stater, hvor der ikke var så mange infektioner, der skete en ændring i menneskers mobilitet, " sagde Archer.

For at kvantificere social distancering, forskerne brugte et mobilitetsindeks beregnet og distribueret af Descartes Labs, et prædiktivt efterretningsfirma, der kompilerer store datasæt fra hele verden. Deres algoritmer tegnede sig for folks maksimale afstand tilbagelagt på en dag ved at spore brugerens placering flere gange om dagen, mens de brugte udvalgte apps på deres smartphones.

"En af de store usikkerheder ved at forsøge at forudsige fremtidig luftkvalitet er, hvordan atmosfæren vil reagere på lavere emissioner af visse forurenende stoffer, " sagde Cervone. "COVID-19 gav os nogle indsigter i virkningerne af lavere emissionsrater på miljøet. Vi havde denne unikke situation, der viste os, hvad der sker, hvis folk holder op med at køre."

Ud over, de brugte 240 jordovervågningssteder til at måle nitrogendioxid og 480 for partikler, samt satellitdata fra National Aeronautics and Space Administrations (NASA) Ozon Monitoring Instrument (OMI) til at måle den samlede troposfæriske søjle – det laveste lag af jordens atmosfære – af nitrogendioxid.

Samlet set, de fandt, at der var store, statistisk signifikante fald i nitrogendioxid på 65 % af overvågningsstederne, med NASA OMI-satellitdata, der viser et gennemsnitligt fald i 2020 på 13 % over hele landet sammenlignet med gennemsnittet for de foregående fem år.

Partikelkoncentrationerne, imidlertid, var ikke markant lavere i 2020 end i de seneste fem år. De var også mere tilbøjelige til at være højere end lavere i april 2020 sammenlignet med de foregående fem år.

"Ikke overraskende, vi fandt, at luftkvaliteten blev forbedret med hensyn til nitrogendioxid på alle stationerne. Så snart folk begyndte at blive hjemme, trafikken blev reduceret, og luftkvaliteten var bedre for nitrogendioxid, " sagde Archer. "Men da vi så på partikler, der var næsten ingen forskel. Der var ingen forbedring i gennemsnit med hensyn til partikler og på 24 % af lokaliteterne, April 2020 var værre end de foregående fem år for partikelkoncentrationer."

Golbazi gentog disse følelser og sagde, at forskerne "forventede, at reduktionen i transport ville reducere nitrogendioxidkoncentrationerne. vores resultater om PM2.5 var overraskende, fordi vi lærte, at denne skala af reduktion i menneskelig mobilitet ikke reelt reducerede PM2.5-koncentrationerne."

Dette er vigtigt, fordi mens nitrogendioxid er en forløber for andre forurenende stoffer, såsom troposfærisk ozondannelse og dannelse af salpetersyre i sur regn, som i sidste ende vil føre til negative indvirkninger på menneskers sundhed, partikler er farlige i sig selv.

Fine partikler er et luftforurenende stof, der består af mikroskopiske partikler, der udgør en stor risiko for menneskers sundhed, fordi de kan trænge direkte ind i menneskets lunger. blodbanen og endda hjertet.

Archer sagde, at de arbejder på en hypotese om, hvorfor partikler kunne være blevet forhøjet, mens nitrogendioxid faldt.

En mulig forklaring er, at partikler udsendes af dieselkøretøjer, som håndterer de fleste af landets leverancer. Mens trafikken med hensyn til benzindrevne personbiler var nede i april, diesellastbilerne og den almindelige godstrafik ændrede sig ikke væsentligt.

Ud over, Der udsendes flere partikler, når enkeltpersoner bruger varme til at opvarme deres personlige hjem sammenlignet med kontorlokaler.

"På kontoret, det er meget usandsynligt, at du har et komfur eller en pejs, mens du er hjemme, " sagde Archer. "Og i april 2020, selvom det i mange stater allerede er den varme årstid, i det nordøstlige, vi havde en utrolig kold april. Så partikler reagerer sandsynligvis på disse boligopvarmningsændringer såvel som normaliteten eller endda over normaliteten af ​​godstrafik og dieselkøretøjer."

Archer sagde, at de næste trin i forskningen er at udføre flere undersøgelser for at bekræfte deres hypotese. Ud over, arbejdet vil blive præsenteret på det kommende virtuelle efterårsmøde i American Geophysical Union.

Hvad angår de lyse, solskinsdage observeret i Delaware ved starten af ​​nedlukningen i april, Archer sagde, at det nok kun var et spørgsmål om opfattelse.

"Folk sagde til mig, "Det forekommer mig, at himlen er mere blå, ' men det var de ikke, " sagde hun. "Det var nok en tilfældighed, at der var nogle solrige og klare dage. I Delaware, rent faktisk, vores himmel var mere forurenet i april 2020 på grund af højere koncentrationer af partikler end gennemsnittet."