Efter årtionden av framsteg med att städa upp luftkvaliteten, Förbättringar i USA för två viktiga luftföroreningar har avtagit avsevärt de senaste åren, avslutar ny forskning. Det oväntade fyndet tyder på att det kan vara svårare än tidigare insett för nationen att uppnå sitt mål om minskade ozonföroreningar, sa forskare.

"Även om vår luft är friskare än den brukade vara på 80- och 90-talen, luftkvaliteten i USA utvecklas inte så snabbt som vi trodde, " sa forskaren Helen Worden, National Center for Atmospheric Research (NCAR), en medförfattare. "Vinterna börjar avta."

Studien, av ett internationellt team av forskare, analyserade omfattande satellit- och markbaserade mätningar av kväveoxider och kolmonoxid. De fann att nivåer av föroreningar som kan bidra till bildandet av marknära ozon, eller smog, har misslyckats med att fortsätta en ganska stadig nedgång som uppskattas av U.S. Environmental Protection Agency.

"Vi blev förvånade över diskrepansen mellan uppskattningarna av utsläpp och de faktiska mätningarna av föroreningar i atmosfären, " tillade Zhe Jiang, huvudförfattaren till studien. "Dessa resultat visar att det kommer att bli mer utmanande att uppfylla framtida luftkvalitetsnormer för ozonföroreningar än man tidigare trott."

Jiang, som utförde mycket av forskningen under ett postdoktorandstipendium vid NCAR, är nu med University of Science and Technology i Kina.

Studien kommer att publiceras nästa vecka i Proceedings of the National Academy of Sciences . Forskningen finansierades främst av NASA, National Oceanic and Atmospheric Administration, University of Colorado Boulder, och National Science Foundation, som sponsrar NCAR.

Avslöjar avmattningen

Kväveoxider och kolmonoxid bidrar till bildandet av marknära ozon, en förorening som är skadlig för människors hälsa och miljön. Halterna av föroreningarna har minskat avsevärt sedan 1970 års Clean Air Act antogs. vilket stimulerade utvecklingen av utsläppsminskande teknik, såsom katalysatorer på bilar och låga kväveoxidbrännare vid kraftverk.

Ett antal städer och ytterområden i USA, dock, inte överensstämmer med EPA-standarder för ozon, som myndigheten skärpte 2015.

EPA-utsläppsuppskattningar är baserade på övervakade avläsningar eller tekniska beräkningar av föroreningar som släpps ut av fordon, fabriker, eller andra källor.

För att få en mer fullständig bild av nationella föroreningsnivåer, Jiang och hans medförfattare vände sig till satellitinstrument som mäter nivåer av kväveoxider och kolmonoxid. De analyserade dessa atmosfäriska observationer med avancerade datasimuleringar och statistiska analyser, både för att kvantifiera föroreningskoncentrationer och för att kartlägga deras koncentrationer över det angränsande USA. De bekräftade sedan sina resultat med observationer från övervakningsstationer för luftkvalitet som mäter lokala föroreningsnivåer.

Resultaten visade att utsläppsminskningarna avtog dramatiskt under femårsperioden 2011 till 2015 jämfört med 2005 till 2009. Medan kväveoxidhalterna sjönk med 7 procent årligen från 2005 till 2009, de minskade med bara 1,7 procent per år från 2011 till 2015 – en nedgång på 76 procent. Dessa fynd står i kontrast till EPA:s utsläppsinventeringar, vilket satte nedgången på endast 16 procent under samma tidsperiod.

Liknande, studien visade att kolmonoxidnivåerna har minskat mycket långsammare de senaste åren.

Forskargruppen trodde ursprungligen att utsläpp från Asien kunde spela en roll, men detta stöddes inte av uppgifterna. Mätningarna visade att nedgången i förbättrade luftföroreningsnivåer var särskilt uttalad i östra USA, ett av flera tecken på att föroreningarna inte kom in från utlandet.

Författarna drog slutsatsen att några av orsakerna till skillnaden för kväveoxider kan vara:

• det minskande relativa bidraget från bensinbilar till föroreningarna, på grund av den pågående effektiviteten hos trevägskatalysatorer;
• de ökande relativa utsläppen av kväveoxider från källor som industriella, bostads, och kommersiella pannor och terrängfordon; och
• långsammare än väntat minskningar av utsläppen från tunga diesellastbilar som har nyare (och fortfarande mogna) katalysatorteknologier.

Studien drog slutsatsen att nedgången i kolmonoxid, som till stor del släpps ut av bilar, beror troligen på de stora vinster som redan har uppnåtts genom att utrusta bilar med trevägs katalysatorer.

"När du blir effektiv för att kontrollera utsläpp från bilar och kraftverk, de andra källorna blir viktigare och det finns mindre information om dem, " sa medförfattaren Brian McDonald, en forskare vid National Oceanic and Atmospheric Administration och Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences.

Författarna sa att uppföljningsforskning, kombinerar EPA-inventeringar med en ny generation av allt mer sofistikerade satellitinstrument, skulle leda till en mer detaljerad förståelse om hur föroreningarna förändras som svar på utsläppskontroller.

"Top-down satellitmätningar och inventeringar ger kompletterande data som gör det möjligt för oss att få bättre uppskattningar av utsläppskällorna, "McDonald sa. "Det kommer att vara användbart att lära sig mer om varför avvikelserna finns och varför trenden mot bättre luftkvalitet saktar ner."