De processen die in de zomer ozonvervuiling veroorzaken, kunnen ook leiden tot de vorming van luchtvervuiling in de winter, volgens een nieuwe studie van onderzoekers van de University of Colorado Boulder en NOAA, in samenwerking met de Universiteit van Utah. De onverwachte bevinding van het team suggereert dat in het westen van de VS en elders, bepaalde inspanningen om schadelijke luchtvervuiling in de winter te verminderen, kunnen averechts werken.

specifiek, het aanpakken van stikstofoxiden die door auto's en energiecentrales worden uitgestoten, zou in eerste instantie de schadelijke luchtvervuiling zelfs kunnen vergroten, rapporteerden de onderzoekers in hun nieuwe paper, vandaag in het journaal Geofysische onderzoeksbrieven .

"Dit inzicht kwam voort uit enkele van de meest uitgebreide metingen van de chemie achter ons wintervervuilingsprobleem, " zei John Lin van de Universiteit van Utah, een professor in de atmosferische wetenschappen en co-auteur van de studie.

"Dit is in strijd met wat doorgaans wordt aangenomen en suggereert een nieuwe manier om dit soort vervuiling in Salt Lake City te verminderen, Denver en verder, " zei Caroline Womack, een CIRES-wetenschapper die werkt in het NOAA Earth System Research Laboratory en hoofdauteur van de studie.

Regelgeving en schonere technologieën hebben de luchtkwaliteit in de Verenigde Staten gestaag verbeterd. Toch hebben valleien in westerse staten nog steeds te maken met hoge niveaus van fijnstof (PM2.5), of microscopisch kleine druppeltjes die in de lucht hangen, tijdens de winter. In de stedelijke Salt Lake Valley in Utah, de wintertijdniveaus van PM2,5 overschrijden de nationale luchtkwaliteitsnormen gemiddeld 18 dagen per jaar. Denver heeft vaak hetzelfde probleem in de winter, wanneer bruine wolken boven de stad hangen.

Een belangrijk onderdeel van de PM2.5-vervuiling in Salt Lake Valley en Denver is ammoniumnitraataerosol, die ontstaat door de uitstoot van stikstofoxiden, vluchtige organische stoffen (VOS), en ammoniak. Die reacties vinden plaats tijdens temperatuurinversies in de winter, wanneer warme lucht naar boven de koude lucht eronder vasthoudt, verontreinigende stoffen concentreren.

Om PM2.5-vervuiling in de winter te bestrijden, wetenschappers hadden eerst een gedetailleerd begrip nodig van de chemische processen die het produceren. Dus anno 2017 onderzoekers van het Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences (CIRES) en NOAA werkten samen met de University of Utah, het Utah Department of Environmental Quality, en anderen om PM2,5 en zijn precursoremissies te meten op verschillende grondlocaties in en rond de Salt Lake Valley, inclusief een site op de top van het William Browning-gebouw van het College of Mines en Earth Sciences op de U-campus. Met behulp van de NOAA Twin Otter - een kleine, geïnstrumenteerd onderzoeksvliegtuig - het team verzamelde ook luchtmonsters in de vervuilingslaag in het kritieke hoogtegebied waar zich deeltjes vormen.

Op basis van de observaties van de veldcampagne, Womack, Lin en hun collega's ontdekten dat vervuiling door ozon en ammoniumnitraat nauw verwant zijn, verbonden door de ongebruikelijk genoemde parameter 'total odd oxygen'. Aangezien dezelfde chemische processen die in de zomer ozonvervuiling veroorzaken, in de winter ammoniumnitraatvervuiling veroorzaken, strategieën die ozon effectief hebben gecontroleerd, kunnen ook de productie van ammoniumnitraat beperken.

In westelijke valleien met een hoog gehalte aan ammoniumnitraataerosol, mitigatie-inspanningen waren meestal gericht op het beheersen van één onderdeel van de vervuiling:stikstofoxiden uit de verbranding van fossiele brandstoffen. De onderzoekers ontdekten dat deze aanpak de vervuiling door ammoniumnitraat zelfs kan verhogen, althans aanvankelijk. Een potentieel effectievere manier om de vervuiling door PM2,5 te verminderen, is het beperken van VOS, volgens de nieuwe beoordeling.

"Niemand heeft eerder op deze manier naar luchtvervuiling in de winter gekeken. Onze bevindingen zouden kunnen gelden in andere gebieden met ernstige aerosolvervuiling in de winter, inclusief bergvalleien in het westen van de VS en stedelijke gebieden in Oost-Azië, en Europa, "zei Womack. PM2.5-vervuiling is wereldwijd een belangrijke oorzaak van vroegtijdige sterfte - en heeft niet alleen een negatieve invloed op de menselijke gezondheid, PM2.5 beïnvloedt ook landbouwopbrengsten, zichtbaarheid en mogelijk het klimaat op aarde.

De volgende stap voor het onderzoeksteam is een vervolgstudie in voorbereiding die zal kijken naar luchtvervuiling in de winter in het hele Amerikaanse westen.