science >> Wetenschap >  >> Natuur

Scheiding van natuurlijke en antropogene verontreinigende stoffen in de lucht

(a) Dominante soorten bodembedekking in het studiedomein (74°E, 27°N--80°E, 30°N) zijn stedelijke gebieden, akkers en woestijnstruiken. (b) Tijdlijn van het lockdown-beleid, waarbij BAU verwijst naar business-as-usual-voorwaarden (zie tabel S1) voor details. (c) Gemiddelde NO2-kolomdichtheid (TROPOMI) gedurende 1 februari tot 20 maart, 2020. Representatieve locatie van een stedelijk gebied (Delhi) en een landelijke achtergrond (Fatehabad) wordt weergegeven in een zwarte doos, naast andere prominente emissiebronnen (elektriciteitscentrale in Dadri en Harduaganj en een industrieel cluster in Panipat) gemarkeerd in een driehoek. Cijfers gegenereerd met 'Cartopy' versie 0.16 en 'Rasterio' versie 1.2 modules van Python 3.6 (https://www.python.org/downloads/release/python-360/). Krediet:Misra P. et al.

COVID-19 heeft de wereld op onvoorstelbare manieren veranderd. Sommigen waren zelfs positief, met nieuwe vaccins die in recordtijd zijn ontwikkeld. Zelfs de buitengewone lockdowns, die ernstige gevolgen hebben gehad voor het verkeer en de handel, gunstige effecten hebben gehad op het milieu en daarom ironisch, op gezondheid. Studies van over de hele wereld, inclusief China, Europa en Indië, hebben grote dalingen in het niveau van luchtverontreiniging vastgesteld. Echter, om de impact van antropogene oorzaken volledig te begrijpen, het is belangrijk om ze te scheiden van natuurlijke gebeurtenissen in de atmosfeer zoals windstroming.

Om dit punt aan te tonen, een nieuwe studie door onderzoekers van het Research Institute for Humanity and Nature, Japan, gebruikt satellietgegevens en wiskundige modellen om uit te leggen hoe groot het lockdown-effect op stikstofoxiden in Delhi is geweest, Indië, een van de meest vervuilde steden ter wereld, en zijn omgeving. Deze studie werd uitgevoerd onder de activiteit genaamd "Mission DELHIS (Detection of Emission Change of air polluenten:Human Impact Studies) als onderdeel van het RIHN-project, Aakash (betekent "hemel" in het Hindi).

"Stikstofoxiden zijn goede chemische tracers voor het testen van modelhypothesen, omdat naast hun gezondheidseffecten, ze hebben een korte levensduur. Daarom, het is onwaarschijnlijk dat wind stikstofoxiden van ver weg zal brengen", legt professor Sachiko Hayashida uit, die de studie leidde.

Stikstofoxiden veranderen van nature door dynamische en fotochemische omstandigheden in de atmosfeer, en worden uitgestoten vanaf het aardoppervlak door zowel natuurlijke als antropogene activiteiten. Daarom, Hayashida stelt, alleen al kijken naar hun concentratieniveaus in de atmosfeer geeft slechts een ruwe indruk van door de mens gemaakte bijdragen.

"COVID-19 pandemie heeft ons de kans gegeven om sociaal te experimenteren, wanneer we de antropogene effecten op stikstofoxiden kunnen onderscheiden van de natuurlijke veroorzaakt door atmosferische omstandigheden en natuurlijke emissies, omdat alleen de antropogene emissies door de lockdown zijn afgenomen. Deze confounders beïnvloeden het beleid om de luchtkwaliteit te beheersen", zegt ze.

Gemiddelde top-down NOx-emissie in 2020 tijdens (a) BAU (business-as-usual), en daaropvolgende lockdown-fasen (b)-(f). Krediet:Misra P. et al., 2021, Wetenschappelijke rapporten , Springer Natuur, doei. 10.1038/s41598-021-87673-2

In Delhi werd in 2020 twee maanden lang een strikte lockdown afgedwongen, van eind maart tot eind mei. Deze periode valt samen met de overgang in atmosferische omstandigheden, zoals actinische flux, van laag in de lente tot hoog in de vroege zomer, en ook van stilstaande wind tot hoge ventilatie in de hele regio Noord-India.

De onderzoekers analyseerden seizoens- en interjaarlijkse veranderingen met behulp van meerjarige satellietgegevens om te voorspellen wat de niveaus zouden zijn als er geen lockdown was geweest. Ze schatten de emissies van bovenaf met behulp van een continuïteitsvergelijking in stabiele toestand. De bevindingen van het onderzoek tonen duidelijk aan dat de natuurlijke omstandigheden de dramatische daling van de stikstofoxideniveaus in 2020 niet konden verklaren. Niet eens in de buurt.

"Onze berekeningen suggereerden dat 72% van de uitstoot van stikstofoxiden in stedelijke centra uitsluitend het gevolg is van verkeer en fabrieken, ' zei Hayashida.

interessant, de niveaus herstelden zich na de lockdown sneller op het platteland dan in de steden, een effect toegeschreven aan landbouwactiviteiten, zoals het verbranden van gewasresten, die vrijwel onmiddellijk hervat werd. In tegenstelling tot fabrieken, de landbouwactiviteiten gingen door, zij het in een lager tempo, tijdens de afsluiting, die minder streng was voor de landbouw.

Hayashida zegt dat de aanpak van haar team een ​​impact zou moeten hebben op de manier waarop we schadelijke chemische soorten bestuderen die in de atmosfeer worden uitgestoten.

"Onze bevindingen tonen het belang aan van het analyseren van emissies van bovenaf en niet alleen van atmosferische concentraties. We verwachten dat onze aanpak als leidraad zal dienen voor een effectief beleid inzake luchtvervuiling, " ze zei.