När Kina kämpar för att hitta sätt att råda bot på det skadliga diset som dröjer över Peking och andra städer på vintern, forskare från Georgia Institute of Technology har ställt allvarliga tvivel på en föreslagen orsak:höga nivåer av ammoniak i luften.

Vintertid luftföroreningar har fått uppmärksamhet i forskarvärlden de senaste åren, föranledde vissa forskare att föreslå att ammoniak, släpps ut i luften från jordbruksaktiviteter och bilar, kan vara en föregångare som starkt främjar bildandet av diset.

Georgia Tech-forskare motsatte sig den teorin i en studie som publicerades den 21 september i tidskriften Vetenskapliga rapporter . Studien sponsrades av National Science Foundation.

"Med Kina och andra länder som undersöker sätt att minska luftföroreningarna, det är viktigt att förstå kemin bakom hur det diset bildas, sa Rodney Weber, professor vid Georgia Techs School of Earth &Atmospheric Sciences. "Vad vi har funnit är att den atmosfäriska ammoniaken inte är en stor drivkraft för dessa luftförhållanden, som har föreslagits."

Forskarna använde avancerad datormodellering för att undersöka kemin i hur svaveldioxid och kväveoxid - två gaser som pumpas ut i atmosfären från koleldade kraftverk och andra fossila bränslen - interagerar för att bilda sulfataerosol, en viktig orsak till diset som kan orsaka förödelse för människors och ekosystemens hälsa.

"Vanligtvis, sulfataerosol produceras genom en kemisk reaktion som oxiderar svaveldioxid för att bilda sulfatpartiklar, sade Athanasios Nenes, professor och Johnson Faculty Fellow vid School of Earth &Atmospheric Sciences och School of Chemical &Biomolecular Engineering. "I den processen, vatten absorberas av sulfatet när det produceras och tenderar att göra partikeln mycket sur, som stänger av vissa vägar för ytterligare sulfatbildning."

Vissa forskare har nyligen föreslagit att Pekings höga halter av ammoniak - som är en bas, eller på motsatt sida av surhetsskalan - kan undergräva den normala sulfatprocessen, hålla partikeln neutral tillräckligt länge för att bilda mycket högre koncentrationer av sulfat genom en ny kemisk väg.

Forskarna vid Georgia Tech testade den teorin med en datormodell som utförde en termodynamisk simulering av aerosolförhållandena över städer i östra Kinaslätten. Forskarna testade många atmosfäriska scenarier genom att ändra blandningen av aerosoler, gaser och meteorologiska förhållanden på flera sätt. Konsekvent, modellen visade att förhöjd ammoniak hade relativt liten inverkan på surheten hos förorenande partiklar. Även en 10-faldig ökning av ammoniak över normala förhållanden gjorde aerosolen endast en liten mängd - endast en pH-enhet - mindre sur. Effekten gällde också i det omvända; 10-faldigt sänkning av ammoniak gjorde luften bara något surare. Forskarna drog slutsatsen att partiklar förblir för sura, även för de mycket höga nivåerna av ammoniak i Peking, för att sulfatdis bildas genom den föreslagna nya vägen.

"Om ammoniak spelade en stor roll i produktionen av sulfat, ansträngningar för att kontrollera det kan få omfattande konsekvenser, som att överväga att begränsa jordbruksverksamhet för att förbättra luftföroreningar av detta slag, sa Weber. "Men, vi visar att detta sannolikt kommer att vara i stort sett ineffektivt, I detta fall."

Forskarna fann att den svagt sura luften över Peking kunde främja höga svaveldioxidoxidationshastigheter genom interaktion med övergångsmetaller som järn, koppar och mangan som släpps ut i luften från lokala källor som bilbromsar, flygaska och mineraldamm, vilket kan vara ytterligare en viktig bidragande orsak till extrema föroreningar och en källa till intensiv partikeltoxicitet.

Andra forskare vid Georgia Tech har tillskrivit det extrema diset i Kina de senaste åren till förändrade vädermönster till följd av klimatförändringar.

"Att kontrollera ammoniakutsläpp överlag verkar vara den föreslagna strategin för att mildra luftkvalitetsproblem i många regioner i världen, men vårt arbete visar att det inte nödvändigtvis är den mest kostnadseffektiva vägen att gå, " sa Nenes. "Du vill verkligen inte ignorera ammoniakutsläpp, men det kan finnas andra sätt att få den största valutan för pengarna när det gäller förbättring av luftkvaliteten, som att begränsa utsläppen av svaveldioxid och kväveoxider från koleldade kraftverk."