Luften vi andas innehåller partiklar från en rad naturliga och människorelaterade källor. Partiklar är ansvarigt för tusentals för tidiga dödsfall i USA varje år, men lagstiftning från U.S. Environmental Protection Agency (EPA) krediteras med att detta antal minskat betydligt, samt mängden partiklar i atmosfären. Dock, EPA kanske inte får den fulla kredit de förtjänar:ny forskning från MIT:s avdelning för civil- och miljöteknik (CEE) föreslår att EPA:s lagstiftning kan ha räddat ännu fler liv än vad som ursprungligen rapporterades.

"I USA, antalet förtida dödsfall i samband med exponering för utomhuspartiklar överstiger antalet dödsfall i bilolyckor varje år. Detta belyser den avgörande roll som EPA spelar för att minska exponeringen av människor som bor i USA för skadliga föroreningar, " säger Colette Heald, docent i CEE och jorden, Atmosfärs- och planetvetenskap.

EPA:s Clean Air Act från 1970 och ytterligare ändringar som antogs 1990 tar upp hälsoeffekterna av partiklar, specifikt genom att reglera utsläpp av luftföroreningar och främja forskning om renare alternativ. 2011 meddelade EPA att lagstiftningen var ansvarig för en avsevärd minskning av partiklar i atmosfären, uppskattar över 100, 000 liv räddade varje år från 2000 till 2010. rapporten tog inte hänsyn till organisk aerosol, en viktig komponent i atmosfäriska partiklar, att vara en stor bidragsgivare till minskningen av partiklar under denna period. Organisk aerosol släpps ut direkt från förbränning av fossila bränslen (t.ex. fordon), bostadsbränning, och skogsbränder men produceras också kemiskt i atmosfären från oxidation av både naturliga och antropogent utsläppta kolväten.

CEE-forskargruppen, inklusive Heald; Jesse Kroll, en docent i CEE och i kemiteknik; David Ridley, en forskare i CEE; och Kelsey Ridley SM '15, tittat på ytmätningar av organisk aerosol från hela USA från 1990 till 2012, skapa en heltäckande bild av organisk aerosol i USA.

"Utbredd övervakning av luftföroreningskoncentrationer över hela USA gör det möjligt för oss att verifiera förändringar i luftkvaliteten över tid som svar på regelverk. Tidigare arbete har fokuserat på minskningen av partiklar i samband med ansträngningar för att minska surt regn i USA. Men att datum, ingen hade verkligen utforskat den långsiktiga trenden inom organisk aerosol, " säger Heald.

MIT-forskarna fann en mer dramatisk minskning av organisk aerosol i USA än vad som tidigare rapporterats, vilket kan stå för fler räddade liv än vad EPA räknat med. Deras arbete visade att dessa förändringar sannolikt beror på antropogena, eller människa, beteenden. Forskarnas resultat publicerades i en tidning, "Orsaker och konsekvenser av minskad atmosfärisk organisk aerosol i USA." i Förfaranden från National Academy of Sciences veckan den 25 december.

"EPA-rapporten visade en mycket stor påverkan från minskningen av partiklar, men vi blev förvånade över att se en mycket liten förändring i den organiska aerosolkoncentrationen i deras uppskattningar, " förklarar David Ridley. "Observationerna tyder på att minskningen av organisk aerosol hade varit sex gånger större än vad som uppskattades mellan 2000 och 2010 i EPA-rapporten."

Genom att använda data från nätverket Interagency Monitoring of Protected Visual Environments (IMPROVE), forskarna fann att den organiska aerosolen minskade över hela landet under vinter- och sommarsäsongerna. Denna nedgång i organisk aerosol är förvånande, särskilt med tanke på ökningen av skogsbränder. Men forskarna fann att trots skogsbränderna, organiska aerosoler fortsätter att minska.

Forskarna använde också information från NASA Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications för att analysera effekten av andra naturliga influenser på organisk aerosol, som nederbörd och temperatur, och fann att nedgången skulle ske trots molntäcke, regn, och temperaturförändringar.

Frånvaron av en tydlig naturlig orsak till minskningen av organisk aerosol tyder på att minskningen var resultatet av antropogena orsaker. Ytterligare, minskningen av organisk aerosol liknade minskningen av andra uppmätta atmosfäriska föroreningar, som kvävedioxid och kolmonoxid, som också anses bero på EPA-bestämmelser. Också, likheter i trender över både stads- och landsbygdsområden tyder på att nedgångarna också kan vara resultatet av beteendeförändringar som härrör från EPA-regler.

Genom att utnyttja utsläppsdata från organisk aerosol och dess prekursorer från både naturliga och antropogena källor, forskarna simulerade organiska aerosolkoncentrationer från 1990 till 2012 i en modell. Forskarna fann att mer än hälften av minskningen av organisk aerosol beror på förändringar i mänskliga utsläppsbeteenden, inklusive fordonsutsläpp och bränsleförbränning för bostäder och kommersiella ändamål.

"Vi ser att modellen fångar mycket av den observerade trenden med organisk aerosol i USA, och vi kan förklara mycket av det rent genom förändringar i antropogena utsläpp. Förändringarna i utsläpp av organiska aerosoler kommer sannolikt att indirekt drivas av EPA:s kontroller av olika arter, som svart kol från bränsleförbränning och kvävedioxid från fordon, " säger Ridley. "Det här var egentligen inte något som EPA förutsåg, så det är en extra fördel med Clean Air Act."

När man överväger dödligheten och effekten av organisk aerosol över tid, forskarna använde en tidigare etablerad metod som relaterar exponering för partiklar till ökad risk för dödlighet genom olika sjukdomar som hjärt- och kärlsjukdomar eller luftvägssjukdomar. Forskarna kunde alltså räkna ut förändringen i dödlighet baserat på förändringen i partiklar. Eftersom forskarna visste hur mycket organisk aerosol som finns i partiklarna, de kunde avgöra hur mycket förändringar i nivåerna av organiska aerosol minskade dödligheten.

"Det finns kostnader och fördelar med att genomföra bestämmelser som de i ren luftlagen, men det verkar som att vi drar ännu större fördelar av den minskade dödligheten i samband med partiklar på grund av förändringen i organisk aerosol, "Ridley säger." Det finns hälsofördelar med att minska organisk aerosol ytterligare, särskilt i urbana lägen. Som vi gör, naturkällor kommer att bidra med en större bråkdel, så vi måste förstå hur de kommer att variera i framtiden också."