على الرغم من المستويات المنخفضة الإجمالية للانبعاثات الضارة من محطات توليد الطاقة والسيارات طوال العام ، فإن تلوث الهواء في الشتاء في شرق الولايات المتحدة لا يزال مرتفعاً. تشرح دراسة جديدة السبب.
ويقول الباحثون ان الصيف كان الطفل الملصق للجسيمات التي تسبب الضباب والتي تسبب الربو وسرطان الرئة وأمراض أخرى.
“في الماضي 10 سنوات أو نحو ذلك ، انخفضت مستويات تلوث الهواء في الصيف بسرعة ، في حين أن مستويات تلوث الهواء في فصل الشتاء لم تفعل ذلك. يقول فيرال شاه ، المؤلف المناظرة ، الذي قام بهذا العمل كجزء من الدكتوراه في علوم الغلاف الجوي في جامعة واشنطن ، إن جودة الهواء في الصيف هي نفسها تقريبا كما في الشتاء في شرق الولايات المتحدة. "لقد حددنا بدقة العمليات الكيميائية التي تفسر الفرق الموسمي استجابة لتخفيضات الانبعاثات".
الدراسة التي تظهر في وقائع الاكاديمية الوطنية للعلوم، يدل على أن الجسيمات تتبع مسارات مختلفة في فصل الشتاء.
نكهات الدخان
جاءت النتائج من تحليل الملاحظات التي تم جمعها خلال حملة 2015 للتحقيق في فصل الشتاء حول النقل والانبعاثات والقدرة التفاعلية (WINTER). وخلال هذا الجهد ، أمضى الباحثون ستة أسابيع في الشتاء في الطيران عبر أعمدة التلوث فوق مدينة نيويورك ، بالتيمور ، سينسيناتي ، كولومبوس ، بيتسبيرغ ، واشنطن ، العاصمة ، وعلى طول محطات الطاقة التي تعمل بالفحم في وادي نهر أوهايو.
"لدينا الآن أداة أفضل للنظر في أفضل استراتيجية لتحسين جودة الهواء في فصل الشتاء ..."
الجسيمات التي تشكل الضباب الدخاني تأتي بنكهات مختلفة. وهناك نوعان مهمان هما الكبريتات ، من ثاني أكسيد الكبريت المنبعث أساسًا من محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم ، والنترات ، الناتجة عن أكاسيد النيتروجين المعروفة مجتمعة كأكسيد النتروجين. خفضت أنظمة جودة الهواء من ثاني أكسيد الكبريت في الولايات المتحدة بنسبة 68 في المائة بين 2007 و 2015 ، وأكاسيد النيتروجين بحوالي الثلث خلال ذلك الوقت.
مستويات الصيف من الجسيمات - عندما تتناثر نكهات الأكاسيد في الحزم المائية من النترات والكبريتات التي تخلق غروب الشمس الجميلة ولكنها تضر بصحة الإنسان - انخفضت في شرق الولايات المتحدة بنحو الثلث خلال ذلك الوقت. لكن تركيزات الجسيمات الشتوية انخفضت بمقدار النصف فقط ، وذلك لأسباب غير واضحة.
"إن نماذج جودة الهواء التي نستخدمها لفهم أصل تلوث الهواء تعمل بشكل جيد في الصيف ، ولكن هناك بعض المشاكل في فصل الشتاء. قبل هذه الدراسة ، لم نتمكن من إعادة إنتاج تركيبة الجسيمات المرصودة في فصل الشتاء ، "تقول ليات جايغلي ، التي كانت ثاني مؤلفة ورقة ومحقق رئيسي مشارك في الحملة الميدانية.
"لدينا الآن أداة أفضل للنظر في أفضل استراتيجية لتحسين جودة الهواء في فصل الشتاء على النطاق الإقليمي في الولايات المتحدة الشرقية ، وأماكن أخرى محتملة ، مثل أوروبا وآسيا".
كيمياء الهواء في فصل الشتاء
في الصيف ، تبقى بعض من أكسيد النيتروجين المنبعث وثاني أكسيد الكبريت في الطور الغازي ويضربه ضوء الشمس أو يترسب على الأرض ، والباقي يشكل الجسيمات على شكل نترات وكبريتات. مع انخفاض المكونات الأولية ، وكذلك مستويات الجسيمات.
لكن التحليل الجديد يبين أن كيمياء الهواء في فصل الشتاء يتبع مسارًا أكثر تعقيدًا. مع انخفاض درجة حرارة أشعة الشمس والبرودة ، يحدث المزيد من الكيمياء في الطور السائل ، على أسطح الجسيمات الموجودة أو السحب السائلة والجليد. في هذه المرحلة ، عندما تنخفض المكونات الأساسية ، تزداد كفاءة تحويل ثاني أكسيد الكبريت إلى الكبريتات ، بسبب توفر المزيد من الأكسدة. وعندما تنخفض الكبريتات ، تصبح الجسيمات أقل حمضية ، مما يجعل أكسيد النيتروجين يتحول بسهولة أكبر إلى النترات.
لذا ، على الرغم من أن قوانين جودة الهواء قد خفضت كلا النوعين من الانبعاثات الأولية ، فإن الكمية الكلية للجسيمات التي تضر بصحة الإنسان قد انخفضت ببطء أكبر.
"ليس الأمر أن التخفيضات لا تعمل. يقول شاه ، وهو الآن باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة هارفارد ، إن التخفيضات لها تأثير إلغاء ، وتأثير الإلغاء له قوة محددة. "نحن بحاجة إلى إجراء مزيد من التخفيضات. بمجرد أن تصبح التخفيضات أكبر من تأثير الإلغاء ، سيبدأ الشتاء بالتصرف أكثر مثل الصيف. "
كيف ستتغير نوعية الهواء؟
تتنبأ الدراسة أنه ما لم تتفوق انبعاثات الانبعاثات على التوقعات الحالية ، فإن جودة الهواء في الشتاء سوف تستمر في التحسن التدريجي فقط حتى الوصول إلى 2023 على الأقل. وعلى هذا المعدل ، سوف يستغرق الأمر عدة سنوات قبل أن تصل الانبعاثات إلى مستوياتها عندما يبدأ التلوث في فصل الشتاء في الانخفاض بسرعة أكبر.
"توضح هذه الورقة أن فهم كيمياء الغلاف الجوي الأساسي الذي يحول الملوثات الأولية إلى جزيئات دقيقة أمر بالغ الأهمية لمعايرة توقعاتنا حول ما ستقوم بإنجازه من تخفيضات الانبعاثات ، وبالتالي لكيفية تحسين تخفيضات الانبعاثات المستقبلية لمواصلة الحصول على" أكبر ضجة للباكستان ". يقول المؤلف الثالث جويل ثورنتون ، الذي كان الباحث الرئيسي في الحملة الميدانية: "من حيث تخفيض تركيزات الجسيمات الدقيقة".
وتشير النتائج إلى أن المزيد من خفض الانبعاثات ، سواء من الكبريت وأكاسيد النيتروجين ، سوف تكون هناك حاجة لتحسين نوعية الهواء في فصل الشتاء في شرق الولايات المتحدة والمناخ البارد الأخرى.
تقول سيلفيا إدجيرتون ، مديرة البرامج في قسم الغلاف الجوي التابع لمؤسسة العلوم الوطنية: "إن هذا البحث يساعد في تفسير سبب عدم التحكم في الانبعاثات للحد من مواد تلوث الهواء ، مثل الكبريت والنترات ، كما كان متوقعًا في شرق الولايات المتحدة في فصل الشتاء". علوم الجيوسبيس ، التي مولت البحث.
"أنتجت حملة ميدانية WINTER مجموعة فريدة من الملاحظات الشتوية. وهي تثبت أن التغذية المرتدة الكيميائية خلال أشهر الشتاء تتعارض مع التخفيضات المتوقعة في تلوث الهواء بسبب انخفاض الانبعاثات. "
المؤلفون المشاركون الإضافيون هم من جامعة واشنطن. جورجيا للتكنولوجيا جامعة كولورادو بولدر ؛ جامعة ولاية كولورادو؛ جامعة ولاية كارولينا الشمالية A&T ؛ المركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي في بولدر ؛ والإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي في بولدر. قامت المؤسسة الوطنية للعلوم ، بدعم عيني من وكالة ناسا والإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي ، بتمويل العمل.
المصدر جامعة واشنطن
كتب ذات صلة:
at سوق InnerSelf و Amazon
