なぜ東部アメリカの冬の空気がまだ汚いか

年間を通して発電所や車両からの有害な排出物の全体的なレベルが低くなっているにもかかわらず、米国東部の冬の大気汚染は依然として高いままです。 新しい研究が理由を説明します。

夏は、喘息、肺がんなどの病気を引き起こすヘイズを含む粒子のポスターの子どもだったという。

過去10年の間に、夏の大気汚染レベルは急速に低下しましたが、冬の大気汚染レベルは低下していませんでした。 夏季の大気質は、米国東部の冬とほぼ同じです」ワシントン大学の大気科学博士号の一員として、この作家を担当したバイラルシャー氏は、次のように述べています。 「排出削減に対する季節的な違いを説明する化学プロセスを特定した」

この研究は、 米国科学アカデミー紀要粒子が冬に異なる経路をたどることを示している。

スモッグフレーバー

結果は、2015冬季輸送、排出および反応性（WINTER）キャンペーンの調査中に収集された観察結果を分析したものです。 その努力の間、研究者は、ニューヨーク市、ボルティモア、シンシナティ、コロンバス、ピッツバーグ、ワシントンDC上、およびオハイオ川渓谷の石炭焚き発電所に沿って、汚染プルームを通して冬を飛行する6週間を費やしました。

「今、冬の空気の質を改善する最良の戦略は何かを見極めるより良いツールを持っています...」

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スモッグを形成する粒子は異なる味で来る。 2つの重要なものは、主に石炭火力発電所から排出される二酸化硫黄からの硫酸塩と、総称してNOxと呼ばれる窒素酸化物から生成される硝酸塩である。 大気質規制は、米国内の二酸化硫黄を、68と2007の間の2015パーセント、およびその間に約3分の1に低減しています。

サマータイムレベルの微粒子は、酸化物の2つのフレーバーが硝酸塩と硫酸塩の塊になって美しい夕日を作るが人間の健康に悪影響を与えると、米国東部ではその間に約3分の1に減少しています。 しかし、粒子の冬の濃度は、明らかにされていない理由のために、半分だけ減少しています。

「大気汚染の原因を理解するために使用する空気質モデルは、夏にはかなり上手くいくが、冬にはいくつか問題がある。 この研究の前に、我々は冬に観察された粒状組成を再現できませんでした」と、この論文の第2著者であり、フィールドキャンペーンの共同校長であったLyattJaegléは語っています。

「米国東部やヨーロッパやアジアなどの地域で、冬の大気の質を向上させる最善の戦略が何であるかを見るためには、より良いツールがある」

冬の空気の化学

夏には、放出されたNOxと二酸化硫黄の一部が気相に留まり、太陽光や土地に堆積し、残りは硝酸塩や硫酸塩の形で微粒子を形成します。 主要な成分が落ちると、微粒子のレベルも低下する。

しかし、新しい分析は、冬の空気の化学がより複雑な経路に従うことを示している。 日照が低く温度が低いほど、より多くの化学作用が液相、既存の微粒子または液体および氷の表面上で起こる。 その段階では、主成分が低下するにつれ、より多くの酸化剤が利用可能であるため、二酸化硫黄を硫酸塩に変換する効率が上昇する。 そして硫酸塩が下がるにつれて、微粒子はより酸性にならず、NOxは硝酸塩に変換しやすくなる。

したがって、大気質規制によって両方のタイプの主要排出が削減されたとしても、人間の健康に害を与える微粒子の総量は、より緩やかに低下しています。

"削減が機能していないわけではありません。 削減効果には相殺効果があり、相殺効果には強さがあります」とハーバード大学のポスドク研究員であるShah氏は述べています。 「さらなる削減を行う必要があります。 削減がキャンセル効果よりも大きくなると、冬は夏のように動作し始めるでしょう。

空気の質はどのように変わるでしょうか？

この調査では、排出削減量が現在の予測を上回っていない限り、冬季の空気質は少なくとも2023まで徐々に向上し続けると予測されています。 この速度では、冬期の汚染がより早く落ち始めるレベルに到達するまでに数年かかるだろう。

"この論文は、主要な汚染物質を微細粒子状物質に変換する基礎となる大気化学を理解することは、排出削減が達成されることについての我々の期待を較正する上で重要であることを示している。 「微粒子物質の濃度を低減するという点では、」フィールドキャンペーンの主任研究者であった第3著者のJoel Thorntonは言う。

この発見は、米国東部および他の寒冷気候での冬期大気質を改善するために、硫黄および窒素酸化物のより多くの排出削減が必要であることを示唆している。

「この研究は、冬期の米国東部で、硫酸塩や硝酸塩などの大気汚染物質を削減するための排出管理が期待されたほど成功しなかった理由を説明するのに役立ちます」と、国立科学財団の大気大臣府のプログラムディレクター、 Geospace Sciences、研究を資金提供した。

"冬のフィールドキャンペーンは、冬の観察のユニークなセットを生成しました。 彼らは、冬季の化学フィードバックが、排出量の削減による大気汚染の減少を抑制することを示しています。

追加の共著者はワシントン大学からです。 ジョージア工科大学; コロラド大学ボルダー校。 コロラド州立大学; ノースカロライナA＆T州立大学; ボルダーの国立大気研究センター。 ボルダーの米国海洋大気庁。 NASAと米国海洋大気庁からの現物支給を受けた国立科学財団がこの作業に資金を提供しました。

情報源： ワシントン大学

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