Terwijl China worstelt om manieren te vinden om de schadelijke waas te verhelpen die in de winter over Peking en andere steden hangt, onderzoekers van het Georgia Institute of Technology hebben een mogelijke oorzaak in twijfel getrokken:hoge niveaus van ammoniak in de lucht.

Luchtvervuiling in de winter heeft de afgelopen jaren aandacht gekregen in de wetenschappelijke gemeenschap, sommige wetenschappers ertoe aanzetten om voor te stellen dat ammoniak, uitgestoten in de lucht door landbouwactiviteiten en auto's, zou een voorloper kunnen zijn die de vorming van de waas sterk bevordert.

Georgia Tech-onderzoekers weerlegden die theorie in een studie die op 21 september in het tijdschrift werd gepubliceerd Wetenschappelijke rapporten . De studie werd gesponsord door de National Science Foundation.

"Met China en andere landen die manieren onderzoeken om luchtvervuiling te verminderen, het is belangrijk om de chemie te begrijpen achter hoe die waas ontstaat, " zei Rodney Weber, een professor in Georgia Tech's School of Earth &Atmospheric Sciences. "Wat we hebben gevonden is dat de atmosferische ammoniak geen grote aanjager is van die luchtcondities, zoals is voorgesteld."

De onderzoekers gebruikten geavanceerde computermodellering om de chemie te onderzoeken van hoe zwaveldioxide en stikstofoxide - twee gassen die in de atmosfeer worden gepompt vanuit kolencentrales en andere verbranding van fossiele brandstoffen - interageren om sulfaataerosol te vormen, een belangrijke oorzaak van de waas die de gezondheid van mens en ecosysteem kan schaden.

"Typisch, sulfaataerosol wordt geproduceerd door een chemische reactie die zwaveldioxide oxideert om sulfaatdeeltjes te vormen, " zei Athanasios Nenes, een professor en Johnson Faculty Fellow in de School of Earth &Atmospheric Sciences en de School of Chemical &Biomolecular Engineering. "In dat proces water wordt geabsorbeerd door het sulfaat terwijl het wordt geproduceerd en heeft de neiging om het deeltje erg zuur te maken, die bepaalde wegen voor verdere sulfaatvorming afsluit."

Sommige wetenschappers hebben onlangs gesuggereerd dat de hoge niveaus van ammoniak in Peking - wat een basis is, of aan de andere kant van de zuurgraadschaal - zou het normale sulfaatproces kunnen ondermijnen, het deeltje lang genoeg neutraal houden om veel hogere sulfaatconcentraties te vormen via een nieuwe chemische route.

De onderzoekers van Georgia Tech testten die theorie met een computermodel dat een thermodynamische simulatie uitvoerde van de aerosolcondities boven steden in de Oost-Chinese vlaktes. De onderzoekers testten tal van atmosferische scenario's door de mix van aerosolen, gassen en meteorologische omstandigheden op verschillende manieren. Consequent, het model toonde aan dat verhoogde ammoniak relatief weinig invloed had op de zuurgraad van de vervuilende deeltjes. Zelfs een 10-voudige toename van ammoniak boven normale omstandigheden maakte de aerosol slechts een kleine hoeveelheid - slechts één pH-eenheid - minder zuur. Het effect was ook omgekeerd; het 10-voudig verlagen van ammoniak maakte de lucht slechts iets zuurder. De onderzoekers concludeerden dat deeltjes te zuur blijven, zelfs voor de zeer hoge ammoniakniveaus in Peking, om sulfaatwaas te vormen via de voorgestelde nieuwe route.

"Als ammoniak een grote rol speelde bij de productie van sulfaat, pogingen om het onder controle te krijgen, kunnen verstrekkende gevolgen hebben, zoals het overwegen om landbouwactiviteiten te beperken om dit soort luchtvervuiling te verbeteren, "Zei Weber. "Maar, laten we zien dat dit waarschijnlijk grotendeels ineffectief is, in dit geval."

De onderzoekers ontdekten dat de licht zure lucht boven Peking hoge snelheden van zwaveldioxide-oxidatie zou kunnen bevorderen door interactie met overgangsmetalen zoals ijzer, koper en mangaan uitgestoten in de lucht door lokale bronnen zoals autoremmen, vliegas en mineraal stof, die een andere belangrijke bijdrage zou kunnen leveren aan extreme vervuilingsgebeurtenissen en een bron van intense deeltjestoxiciteit.

Andere onderzoekers van Georgia Tech schrijven de extreme waas in China de afgelopen jaren toe aan veranderende weerpatronen als gevolg van klimaatverandering.

"Het beheersen van de ammoniakemissies in het algemeen lijkt de voorgestelde strategie te zijn om de luchtkwaliteitsproblemen in veel regio's van de wereld te verminderen, maar ons werk laat zien dat dit niet per se de meest kosteneffectieve manier is om te gaan, "Zei Nenes. "Ammoniakemissies wil je zeker niet negeren, maar er kunnen andere manieren zijn om het meeste waar voor je geld te krijgen in termen van verbetering van de luchtkwaliteit, zoals het beperken van de uitstoot van zwaveldioxide en stikstofoxide door kolencentrales."