Californië's beperkingen op voertuigemissies zijn zo effectief geweest dat in ten minste één stedelijk gebied, Los Angeles, de meest verontrustende bron van gevaarlijke aerosolvervuiling zijn mogelijk bomen en andere groene planten, volgens een nieuwe studie van de Universiteit van Californië, Berkeley, chemici.

Het is bewezen dat aerosolen – deeltjes van koolwaterstoffen die PM2,5 worden genoemd omdat ze kleiner zijn dan 2,5 micron in diameter en gemakkelijk in de longen terechtkomen – cardiovasculaire en ademhalingsproblemen veroorzaken.

Als gevolg van de strenge wetgeving inzake voertuigemissies, organische aërosolniveaus zijn in de Verenigde Staten aanzienlijk verlaagd, maar de daling was bijzonder dramatisch in Los Angeles, die op een hoger niveau begon.

Gebaseerd op vervuilingsmetingen van de afgelopen 20 jaar, de wetenschappers van UC Berkeley ontdekten dat de concentraties van PM2,5 in het bekken van Los Angeles in 2012 de helft waren van wat ze in 1999 waren. van 2016 tot 2018, er waren bijna geen PM2.5-overtredingen in het gebied toen de temperaturen laag waren, onder de 68 graden Fahrenheit. Maar bij warmere temperaturen aërosolconcentraties stegen in dezelfde periode, 70% tot 80% van de dagen boven 100 F overschreden de drempel van de National Ambient Air Quality Standard (NAAQS).

"Het positieve nieuws is dat, waar we de bron begrepen en actie ondernamen, die actie is ongelooflijk effectief geweest, " zei Ronald Cohen, een atmosferische chemicus en UC Berkeley professor in de chemie. "Twintig jaar geleden, zowat elke dag in LA was in strijd met een op gezondheid gebaseerde norm. En nu zijn het alleen de warme dagen."

Naarmate de organische chemicaliën van voertuigen - verbindingen van kankerverwekkende stoffen zoals benzeen en tolueen - daalden, luchtkwaliteitsexperts richtten zich op andere potentiële bronnen van aerosolen in die steden met ongezonde niveaus. Veel onderzoekers zijn van mening dat producten voor persoonlijke verzorging en huishoudelijke schoonmaakmiddelen - sommige schijnbaar zo goedaardig als de citrusgeur limoneen - de boosdoener kunnen zijn. Gezien de temperatuurafhankelijkheid van aërosolniveaus in Los Angeles, Cohen betwijfelt dat.

"Er is een groeiende consensus dat toen auto's onbelangrijk werden, huishoudelijke chemicaliën domineren de bron van organische stoffen in de atmosfeer en, daarom, domineert de bron van aerosolen, " zei hij. "Ik zeg dat ik niet begrijp hoe aërosolen van deze chemicaliën temperatuurafhankelijk kunnen zijn, en, daarom, Ik denk dat het waarschijnlijk iets anders is. En bomen zijn een goede kandidaat."

Het is bekend dat planten meer organische chemicaliën afgeven naarmate de temperatuur stijgt en in veel beboste gebieden zijn bomen de bron van organische chemicaliën die worden gecombineerd met door de mens geproduceerde stikstofoxiden om aerosolen te vormen. President Ronald Reagan had gedeeltelijk gelijk toen hij in 1981 berucht verklaarde dat, "Bomen veroorzaken meer vervuiling dan auto's." Destijds, wetenschappers leerden over de rol van bossen rond Atlanta bij het veroorzaken van de luchtvervuiling in die stad.

Cohen en voormalig masterstudent van Berkeley, Clara Nussbaumer, beoordeelden de organische chemische emissies van verschillende planten waarvan bekend is dat ze groeien of worden gekweekt in de omgeving van Los Angeles en ontdekten dat sommige, zoals de iconische Mexicaanse waaierpalmen van de stad, produceren veel vluchtige organische stoffen. Eikenbomen zijn ook hoge emitters van organische chemicaliën.

Ze schatten dat, gemiddeld, 25% van de aerosolen in het bekken van Los Angeles is afkomstig van vegetatie, die naar schatting 18 miljoen of meer bomen omvat.

Plantaardige aerosolen zijn waarschijnlijk gemaakt van het chemische isopreen - de bouwsteen van rubber of plantaardige chemicaliën zoals terpenen, die bestaan ​​uit twee of meer isopreenbouwstenen die zijn gecombineerd om een ​​complexer molecuul te vormen. Cohen zegt dat PM2.5-aerosolen kunnen worden gezien als "als kleine druppeltjes kaarsvet, " met van planten afgeleide aerosolen die zijn samengesteld uit vele moleculen van isopreen en terpenen, die worden gevonden in harsen van dennenbomen.

"Ik suggereer niet dat we planten moeten wegdoen, maar ik wil dat mensen die nadenken over grootschalige aanplant de juiste bomen kiezen, " zei hij. "Ze zouden bomen met een lage emissie moeten plukken in plaats van bomen met een hoge emissie."

Het onderzoek werd deze maand beschreven in het tijdschrift Milieuwetenschap en -technologie .

Hoe beïnvloedt de opwarming van de aarde verontreinigende stoffen?

Cohen, die de temperatuurafhankelijkheid van stedelijke ozonniveaus heeft bestudeerd om inzicht te krijgen in de impact die klimaatverandering zal hebben op verontreinigende stoffen, twee jaar geleden besloten om de temperatuurafhankelijkheid van ozon- en aerosolvervuiling te onderzoeken in vijf provincies in het Los Angeles-bekken:Los Angeles, San Bernardino, rivieroever, Oranje en Ventura. Hij en Nussbaumer keken naar gegevens van 22 meetlocaties in het stroomgebied - acht in LA County, twee in Orange County, vijf in Riverside County, vier in San Bernardino County, en drie in Ventura County - om aerosolen te bestuderen, en op vier locaties - drie in LA, een in San Bernardino - om ozon te bestuderen.

De onderzoekers ontdekten dat aan het begin van de 21e eeuw, de relatie tussen temperatuur en aërosolvervuiling was nogal gevarieerd:als de temperatuur steeg, soms zouden de PM2.5-concentraties sterk toenemen, soms een beetje. Vandaag, de relatie is meer lineair:als de temperatuur een graad omhoog gaat, PM2,5-concentraties stijgen voorspelbaar met een bepaalde hoeveelheid.

Cohen en Nussbaumer richtten zich vooral op secundaire organische aerosolen (SOA), die zich als deeltjes vormen wanneer gasvormige verontreinigende stoffen - voornamelijk stikstofoxiden (NOx) en vluchtige organische stoffen (VOS) - reageren met zonlicht. Dezelfde omstandigheden produceren ozon.

Met behulp van een eenvoudig atmosferisch model, zij concludeerden dat zowel chemicaliën uit uitlaatgassen van voertuigen als koken gereguleerd zijn - primaire organische aerosolen zoals benzeen, tolueen, ethylbenzeen en xyleen - en isopreen uit planten waren voorlopers van het merendeel van de waargenomen organische aerosolen. Hun model suggereert dat ongeveer een kwart van de SOA in het LA Basin wordt gevormd door isopreen of andere zeer vergelijkbare verbindingen, en dat deze het grootste deel van de temperatuurafhankelijke stijging vertegenwoordigen. Hoewel er aanwijzingen zijn dat sommige temperatuurafhankelijke VOS in de loop van de tijd zijn gecontroleerd, zoals die van verdamping van benzine, isopreen is daar niet een van.

Cohen merkte op dat naarmate het gebruik van elektrische auto's toeneemt, het belang van organische aerosolen uit vegetatie zal dominanter worden, die mitigerende maatregelen vereisen om de niveaus tijdens hittegolven binnen de wettelijke limieten te houden.

"Auto's dragen ook bij aan ozon, en in het LA-bekken is het ozonniveau ook hoog, bij hoge temperaturen en om dezelfde reden:er zijn meer organische moleculen die de chemie aandrijven als het heet is, "Zei Cohen. "We willen een strategie om na te denken over welke planten minder koolwaterstoffen kunnen uitstoten als het heet wordt of welke andere emissies we kunnen beheersen om de vorming van aerosolen te voorkomen."

Cohen hoopt te kijken naar gegevens uit andere stedelijke gebieden, inclusief de San Francisco Bay Area, om te zien of de temperatuurafhankelijke aerosolen nu domineren, en of vegetatie de boosdoener is.

De studie werd gedeeltelijk gefinancierd door een subsidie ​​(NA18OAR4310117) van de National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Cohen en Allen Goldstein, een UC Berkeley hoogleraar milieuwetenschappen, beleid en beheer en van civiele en milieutechniek, hebben ook samengewerkt met NOAA-wetenschappers en de staats- en lokale luchtkwaliteitsinstanties aan een experiment om emissies in Los Angeles bij verschillende temperaturen te observeren. Door deze verschillende observatiestrategieën in het LA Basin te combineren, Cohen hoopt, "zal leiden tot betere ideeën voor het verminderen van hoge ozon- en aërosolgebeurtenissen in het bassin, die vervolgens als gids kunnen worden gebruikt in andere grote steden met een slechte luchtkwaliteit."