Na decennia van vooruitgang in het opschonen van de luchtkwaliteit, Amerikaanse verbeteringen voor twee belangrijke luchtverontreinigende stoffen zijn de afgelopen jaren aanzienlijk vertraagd, nieuw onderzoek concludeert. De onverwachte bevinding geeft aan dat het voor de natie moeilijker kan zijn dan eerder werd gedacht om haar doel van verminderde ozonvervuiling te bereiken, zeiden wetenschappers.

"Hoewel onze lucht gezonder is dan in de jaren '80 en '90, de luchtkwaliteit in de VS gaat niet zo snel vooruit als we dachten, " zei Helen Worden, wetenschapper van het National Center for Atmospheric Research (NCAR), een co-auteur. "De winsten beginnen te vertragen."

De studie, door een internationaal team van onderzoekers, analyseerde uitgebreide satelliet- en grondmetingen van stikstofoxiden en koolmonoxide. Ze ontdekten dat niveaus van verontreinigende stoffen die kunnen bijdragen aan de vorming van ozon op leefniveau, of smog, zijn er niet in geslaagd een vrij gestage daling voort te zetten, zoals geschat door het Amerikaanse Environmental Protection Agency.

"We waren verrast door de discrepantie tussen de schattingen van emissies en de werkelijke metingen van verontreinigende stoffen in de atmosfeer, " voegde Zhe Jiang toe, de hoofdauteur van de studie. "Deze resultaten laten zien dat het voldoen aan toekomstige luchtkwaliteitsnormen voor ozonvervuiling een grotere uitdaging zal zijn dan eerder werd gedacht."

Jiang, die veel van het onderzoek deed tijdens een postdoctorale beurs bij NCAR, is nu bij de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China.

Het onderzoek wordt volgende week gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences . Het onderzoek werd voornamelijk gefinancierd door NASA, de National Oceanic and Atmospheric Administration, de Universiteit van Colorado Boulder, en de National Science Foundation, die NCAR sponsort.

De vertraging onthullen

Stikstofoxiden en koolmonoxide dragen bij aan de vorming van ozon op leefniveau, een verontreinigende stof die schadelijk is voor de menselijke gezondheid en het milieu. De niveaus van de verontreinigende stoffen zijn aanzienlijk gedaald sinds de goedkeuring van de Clean Air Act van 1970, die de ontwikkeling van emissiereducerende technologieën heeft gestimuleerd, zoals katalysatoren op auto's en branders met een laag stikstofoxide in energiecentrales.

Een aantal steden en afgelegen gebieden in de Verenigde Staten, echter, niet voldoen aan de EPA-normen voor ozon, die het agentschap in 2015 heeft aangescherpt.

EPA-emissieschattingen zijn gebaseerd op gecontroleerde metingen of technische berekeningen van verontreinigende stoffen die door voertuigen worden uitgestoten, fabrieken, of andere bronnen.

Om een ​​vollediger beeld te krijgen van de nationale vervuilingsniveaus, Jiang en zijn co-auteurs wendden zich tot satellietinstrumenten die niveaus van stikstofoxiden en koolmonoxide meten. Ze analyseerden deze atmosferische waarnemingen met geavanceerde computersimulaties en statistische analyses, zowel om de concentraties van verontreinigende stoffen te kwantificeren als om hun concentraties in de aangrenzende Verenigde Staten in kaart te brengen. Vervolgens bevestigden ze hun bevindingen met observaties van meetstations voor luchtkwaliteit die lokale vervuilingsniveaus meten.

De resultaten toonden aan dat de emissiereducties in de periode van vijf jaar van 2011 tot 2015 drastisch zijn vertraagd in vergelijking met 2005 tot 2009. Terwijl de stikstofoxideconcentraties tussen 2005 en 2009 jaarlijks met 7 procent daalden ze daalden met slechts 1,7 procent per jaar van 2011 tot 2015 - een vertraging van 76 procent. Die bevindingen contrasteren met EPA-emissie-inventarissen, waardoor de vertraging in dezelfde periode slechts 16 procent bedroeg.

evenzo, de studie toonde aan dat de koolmonoxideniveaus de laatste jaren veel langzamer zijn gedaald.

Het onderzoeksteam dacht oorspronkelijk dat emissies uit Azië een rol zouden kunnen spelen, maar dit werd niet ondersteund door de gegevens. Uit de metingen bleek dat de vertraging van de verbeterde luchtverontreinigingsniveaus vooral uitgesproken was in het oosten van de Verenigde Staten, een van de vele tekenen dat de verontreinigende stoffen niet uit het buitenland kwamen.

De auteurs concludeerden dat enkele van de redenen voor de discrepantie voor stikstofoxiden kunnen zijn:

• de afnemende relatieve bijdrage van benzineauto's aan de vervuilende stof, vanwege de voortdurende effectiviteit van driewegkatalysatoren;
• de toenemende relatieve uitstoot van stikstofoxiden uit bronnen als industriële, residentieel, en commerciële ketels en terreinwagens; en
• langzamer dan verwachte emissiereducties door zware dieselvrachtwagens met nieuwere (en nog steeds volwassen wordende) katalysatortechnologieën.

De studie concludeerde dat de vertraging van koolmonoxide, die grotendeels wordt uitgestoten door auto's, is waarschijnlijk te danken aan de grote winst die al is behaald door auto's uit te rusten met driewegkatalysatoren.

"Naarmate u effectiever wordt in het beheersen van de uitstoot van auto's en energiecentrales, de andere bronnen worden belangrijker en er is minder informatie over, " zei co-auteur Brian McDonald, een wetenschapper bij de National Oceanic and Atmospheric Administration en het Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences.

De auteurs zeiden dat vervolgonderzoek, het combineren van EPA-inventarissen met een nieuwe generatie steeds geavanceerdere satellietinstrumenten, zou leiden tot een meer gedetailleerd begrip van hoe vervuiling verandert als reactie op emissiebeperkingen.

"De top-down satellietmetingen en de inventarisaties leveren complementaire gegevens op die ons in staat zullen stellen betere schattingen te maken van de emissiebronnen, " zei McDonald. "Het zal nuttig zijn om meer te weten te komen over waarom de verschillen bestaan ​​en waarom de trend naar een betere luchtkwaliteit vertraagt."