De lucht die we inademen bevat fijnstof uit een reeks natuurlijke en mensgerelateerde bronnen. Fijnstof is jaarlijks verantwoordelijk voor duizenden vroegtijdige sterfgevallen in de Verenigde Staten, maar wetgeving van het Amerikaanse Environmental Protection Agency (EPA) wordt gecrediteerd met het aanzienlijk verminderen van dit aantal, evenals de hoeveelheid fijnstof in de atmosfeer. Echter, de EPA krijgt misschien niet de volledige eer die ze verdienen:nieuw onderzoek van MIT's Department of Civil and Environmental Engineering (CEE) suggereert dat de EPA-wetgeving mogelijk nog meer levens heeft gered dan aanvankelijk werd gemeld.

"In de Verenigde Staten, het aantal voortijdige sterfgevallen als gevolg van blootstelling aan fijnstof buitenshuis overtreft jaarlijks het aantal dodelijke slachtoffers bij auto-ongelukken. Dit benadrukt de cruciale rol die de EPA speelt bij het verminderen van de blootstelling van mensen in de Verenigde Staten aan schadelijke verontreinigende stoffen, " zegt Colette Heald, universitair hoofddocent CEE en Earth, Atmosferische en planetaire wetenschappen.

De Clean Air Act van de EPA uit 1970 en aanvullende wijzigingen die in 1990 zijn aangenomen, hebben betrekking op de gezondheidseffecten van fijnstof, met name door de uitstoot van luchtverontreinigende stoffen te reguleren en onderzoek naar schonere alternatieven te bevorderen. In 2011 maakte de EPA bekend dat de wetgeving verantwoordelijk was voor een aanzienlijke daling van fijnstof in de atmosfeer, naar schatting meer dan 100, 000 levens gered elk jaar van 2000 tot 2010. Echter, het rapport hield geen rekening met organische aerosol, een belangrijk bestanddeel van atmosferisch fijnstof, een grote bijdrage leveren aan de daling van fijnstof in deze periode. Organische aerosol wordt rechtstreeks uitgestoten door de verbranding van fossiele brandstoffen (bijv. voertuigen), residentiële branden, en bosbranden, maar wordt ook chemisch geproduceerd in de atmosfeer door de oxidatie van zowel natuurlijke als antropogeen uitgestoten koolwaterstoffen.

Het CEE-onderzoeksteam, inclusief Heal; Jesse Krol, een universitair hoofddocent CEE en chemische technologie; David Ridley, een onderzoekswetenschapper in CEE; en Kelsey Ridley SM '15, keek naar oppervlaktemetingen van organische aerosol uit de hele Verenigde Staten van 1990 tot 2012, het creëren van een alomvattend beeld van organische aerosol in de Verenigde Staten.

"Wijdverbreide monitoring van luchtverontreinigende concentraties in de Verenigde Staten stelt ons in staat om veranderingen in de luchtkwaliteit in de loop van de tijd te verifiëren als reactie op regelgeving. Eerdere werkzaamheden waren gericht op de afname van fijnstof in verband met inspanningen om zure regen in de Verenigde Staten te verminderen. datum, niemand had echt de langetermijntrend in organische aerosol onderzocht, ' zegt Hevel.

De MIT-onderzoekers vonden een meer dramatische afname van organische aerosol in de VS dan eerder gemeld, die kunnen leiden tot meer geredde levens dan de EPA had verwacht. Hun werk toonde aan dat deze veranderingen waarschijnlijk te wijten zijn aan antropogene, of mens, gedragingen. De bevindingen van de onderzoekers werden gepubliceerd in een paper, "Oorzaken en gevolgen van afnemende atmosferische organische aërosol in de VS." in de Proceedings van de National Academy of Sciences de week van 25 dec.

"Het EPA-rapport toonde een zeer grote impact van de daling van fijnstof, maar we waren verrast om een ​​zeer kleine verandering te zien in de organische aërosolconcentratie in hun schattingen, " legt David Ridley uit. "De waarnemingen suggereren dat de afname in organische aerosol zes keer groter was dan geschat tussen 2000 en 2010 in het EPA-rapport."

Met behulp van gegevens van het Interagency Monitoring of Protected Visual Environments (IMPROVE)-netwerk, de onderzoekers ontdekten dat organische aerosol in het winter- en zomerseizoen in het hele land afnam. Deze afname van organische aerosol is verrassend, vooral als je kijkt naar de toename van bosbranden. Maar de onderzoekers ontdekten dat ondanks de bosbranden, organische aerosolen blijven afnemen.

De onderzoekers gebruikten ook informatie van de NASA Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications om de impact van andere natuurlijke invloeden op organische aerosol te analyseren, zoals neerslag en temperatuur, en ontdekte dat de daling zou plaatsvinden ondanks bewolking, regenen, en temperatuurveranderingen.

Het ontbreken van een duidelijke natuurlijke oorzaak voor de afname van organische aerosol suggereert dat de afname het gevolg was van antropogene oorzaken. Verder, de afname van organische aerosol was vergelijkbaar met de afname van andere gemeten luchtverontreinigende stoffen, zoals stikstofdioxide en koolmonoxide, waarvan ook wordt gedacht dat ze te wijten zijn aan EPA-voorschriften. Ook, overeenkomsten in trends in zowel stedelijke als landelijke gebieden suggereren dat de dalingen ook het gevolg kunnen zijn van gedragsveranderingen die voortvloeien uit EPA-regelgeving.

Door gebruik te maken van de emissiegegevens van organische aerosol en zijn voorlopers uit zowel natuurlijke als antropogene bronnen, de onderzoekers simuleerden in een model organische aerosolconcentraties van 1990 tot 2012. De onderzoekers ontdekten dat meer dan de helft van de afname van organische aerosol wordt veroorzaakt door veranderingen in het gedrag van menselijke emissies, inclusief voertuigemissies en residentiële en commerciële brandstofverbranding.

"We zien dat het model veel van de waargenomen trend van organische aerosol in de VS vastlegt, en veel daarvan kunnen we puur verklaren door veranderingen in antropogene emissies. De veranderingen in de uitstoot van organische aerosolen worden waarschijnlijk indirect gedreven door controles door de EPA op verschillende soorten, zoals zwarte koolstof van brandstofverbranding en stikstofdioxide van voertuigen, ", zegt Ridley. "Dit was niet echt iets waar de EPA op had geanticipeerd, dus het is een bijkomend voordeel van de Clean Air Act."

Bij het beschouwen van sterftecijfers en de impact van organische aerosol in de tijd, de onderzoekers gebruikten een eerder vastgestelde methode die blootstelling aan fijnstof relateert aan een verhoogd risico op sterfte door verschillende ziekten zoals hart- en vaatziekten of luchtwegaandoeningen. Zo konden de onderzoekers de verandering in het sterftecijfer berekenen op basis van de verandering in fijnstof. Omdat de onderzoekers wisten hoeveel organische aerosol er in de fijnstofmonsters zit, ze waren in staat om te bepalen hoeveel veranderingen in organische aerosolniveaus de mortaliteit verminderden.

"Er zijn kosten en baten aan het uitvoeren van regelgeving zoals die in de Clean Air Act, maar het lijkt erop dat we nog meer voordeel halen uit de verminderde sterfte die gepaard gaat met fijnstof als gevolg van de verandering in organische aërosol, Ridley zegt. "Er zijn gezondheidsvoordelen om organische aerosol verder te verminderen, vooral op stedelijke locaties. Zoals we doen, natuurlijke bronnen zullen een groter deel bijdragen, dus we moeten begrijpen hoe ze ook in de toekomst zullen variëren."