De lucht in de Verenigde Staten en West-Europa is veel schoner dan zelfs tien jaar geleden. Normen en voorschriften voor laagzwavelige olie voor energiecentrales hebben met succes de sulfaatconcentraties in de lucht verlaagd, het verminderen van fijnstof dat schadelijk is voor de menselijke gezondheid en het opruimen van het milieugevaar van zure regen.

Ondanks deze successen, het sulfaatgehalte in de atmosfeer is langzamer gedaald dan de uitstoot van zwaveldioxide, vooral in de winter. Dit onverwachte fenomeen suggereert dat emissiereducties van zwaveldioxide minder efficiënt zijn dan verwacht voor het verminderen van sulfaataerosolen. Een nieuwe studie onder leiding van het Tokyo Institute of Technology, Hokkaido University en de University of Washington leggen uit waarom. De open-access paper werd op 5 mei gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang .

Wanneer de concentraties van zuur sulfaat uit de uitstoot van fossiele brandstoffen afnemen terwijl de concentratie van meer basische ammoniummoleculen in de atmosfeer constant blijft, vloeibare waterdruppels in wolken worden minder zuur. Dit maakt de omzetting van zwaveldioxide naar sulfaat efficiënter. Dus, ook al hebben de luchtkwaliteitsvoorschriften de aanvoer van zwaveldioxide door elektriciteitscentrales en de scheepvaart verminderd, de totale hoeveelheid sulfaatdeeltjes die de menselijke gezondheid schaden, is langzamer gedaald.

"Het betekent niet dat de emissiereducties niet werken. Het is gewoon dat er een reactie is die de reducties gedeeltelijk verzacht, " zei co-auteur Becky Alexander, een UW hoogleraar atmosferische wetenschappen. "We moeten deze meerfasige chemie in de atmosfeer begrijpen om een ​​efficiënte strategie te maken om luchtvervuiling te beheersen en om toekomstige luchtvervuiling en de gevolgen van klimaatverandering nauwkeurig te voorspellen."

Gedurende het grootste deel van de 20e eeuw, zwaveldioxide-emissies namen toe met de industrialisatie in veel delen van de wereld. Maar de laatste tijd is die trend gekeerd als reactie op regelgeving, terwijl de ammoniumemissies van dieren en landbouw in hetzelfde tempo doorgaan. Deze trends zullen naar verwachting doorzetten.

Gegevens van een ijskern in Groenland die de atmosfeer van de afgelopen jaren bewaart, tonen aan dat het aandeel sulfaat dat zuurstof bevat met één extra neutron, of zuurstof-17, nam toe in de jaren tachtig nadat landen de emissies begonnen te reguleren. De analyse van de auteurs laat zien dat dit te wijten is aan snellere sulfaatvorming in de vloeibare fase in de atmosfeer, die zich grotendeels in wolken voordoet, onder minder zure omstandigheden.

"Na de SO2-emissiecontrole, relatief lagere atmosferische zuurgraad bevordert de efficiëntie van sulfaatproductie in de atmosfeer, wat de reactie van het sulfaatniveau op de SO2-reductie verzwakt, "Zei hoofdauteur Shohei Hattori van het Tokyo Institute of Technology. "Onze unieke isotopentechnieken die zijn toegepast voor de ijskernrecords van Groenland identificeren het belangrijkste proces van de verzwakte reactie van sulfaat op de vermindering van SO2-emissies."

De gegevens zijn afkomstig van een ijskern die is geboord in het zuidoosten van Groenland (SE-Dome) als onderdeel van een project onder leiding van de Hokkaido University. De zuurstof gevangen in dit ijs leverde bewijs van de sulfaatsamenstelling van 1959 tot 2015, zonder vervuiling door lokale vervuiling.

"Gebaseerd op een continu ijskernrecord met hoge resolutie van SE-Dome, we konden betrouwbare gegevens verkrijgen voor atmosferische aerosolen zonder tweede wijziging na depositie, "Zei co-auteur en leider van het SE-Dome-ijskernproject Yoshinori Iizuka aan de Hokkaido University. "We zijn van plan om dit jaar een tweede ijskern op dezelfde locatie te boren, en probeer de aërosolgeschiedenis te reconstrueren tot in de jaren 1750."

De ijskern bevat geen aparte gegevens voor zomer en winter, maar modellen laten zien dat andere, chemische reacties in de gasfase voor zwaveldioxide worden belangrijker in de zomer, het verminderen van de zomerimpact van veranderende wolkenzuurgraad. Weten hoe deze moleculen reageren, zal helpen bij het verbeteren van de atmosferische modellen die worden gebruikt om de luchtkwaliteit te voorspellen en klimaatverandering te projecteren.