När luftkvaliteten förbättras, den osynliga kemin som händer i luften omkring oss förändras. Himlen bör rensa upp när utsläppen minskar, men de senaste resultaten tyder på att minskande kväveoxider kan skapa en miljö där luftburna kolhaltiga föreningar lättare omvandlas till små partiklar som skadar människors hälsa.

Regulatorer kan nu andas lättare. En studie som leds av University of Washington, publicerad i mars i Förfaranden från National Academy of Sciences , ger en mer fullständig bild av förhållandet mellan kväveoxider-de utloppsgenererade partiklarna i mitten av Volkswagen-skandalen, även känd som NOx, —Och PM2,5, de mikroskopiska partiklarna som kan fastna i lungorna.

Resultaten visar att minskande NOx på grund av skärpta standarder i slutändan leder till renare luft - det kan bara ta längre tid.

Ett viktigt fynd är hur koncentrationen av NOx påverkar bildandet av PM2,5, finns i smog, genom att ändra kemin hos kolväteångorna som omvandlas till partiklarna mindre än 2,5 mikron tvärs över, eller cirka 3 procent bredden på ett människohår.

"Vi fann att det finns två olika regimer för PM2.5 -bildning, "sa författaren Joel Thornton, UW -professor i atmosfäriska vetenskaper. "En där tillsats av NOx förbättrar PM2.5, och en där tillsats av NOx undertrycker PM2.5. "

Resultaten kan hjälpa till att förklara varför luftkvaliteten verkar ha stagnerat under de senaste åren i vissa delar av Nordamerika, trots att alla typer av utsläpp har minskat. Tillsynsmyndigheter är oroliga eftersom luftföroreningar är en ledande hälsorisk för människan, särskilt bland barn, äldre och personer med andnings- eller hjärtproblem.

Tjänstemän visste att förvänta sig långsamma framsteg när det gäller att minska ozon, en annan komponent i smog, på grund av en något liknande roll som NOx spelar vid ozonbildning. Men den senaste tidens oro var att PM2.5 -koncentrationer kan vara annorlunda, och skulle bara fortsätta att öka med minskande NOx -utsläpp.

"Vi säger i princip:" Vänta, oroa dig inte. Saker kan se ut som att de blir värre, på några ställen, men överlag borde de bli bättre, "Sa Thornton.

Upptäckten av detta komplexa förhållande kan också hjälpa atmosfäriska forskare att förutsäga hur luft kommer att förändras när utsläppen minskar ytterligare.

Kolväteångor-kolbaserade föreningar från antingen naturliga källor eller fossila bränslen-omvandlas inte lätt till PM2,5. Endast genom en uppsättning kemiska reaktioner i luften som involverar fria radikaler, som produceras av solljus och moduleras av NOx, är kolväteångor som omvandlas till partiklar.

Forskningen kombinerar observationer från en fältekampanj 2013 som mätte utsläpp i luften ovanför sydöstra amerikanska städer samt experiment som utförts vid Pacific Northwest National Laboratory.

Den lätthet med vilken kolväten omvandlas till PM2.5 skiftar med tillgången på de olika ingredienserna, och reaktionshastigheterna förändras också. Båda måste övervägas för att förstå effekten på regional PM2.5, visar den nya studien. Även om PM2.5 -bildningen från kolväten blir lättare när NOx sjunker, de kemiska reaktionerna saktar ner. Tillsammans betyder de två effekterna att, så småningom, droppar i kväveoxider leder till droppar i PM2,5.

"Du kan vara i en regim där det blir värre, men om du kliver förbi det, det blir bättre, "Sa Thornton." I de flesta stadsområden i USA, NOx -nivåerna är tillräckligt låga för att vi redan är förbi denna punkt. "

Tidigare forskning från Thorntons grupp har visat varför vinterföroreningar är mer motståndskraftiga mot utsläppsregler än sommarsmog:för att olika temperaturer ger säsongsbetingade förhållanden som skickar kemin åt distinkta vägar.