De processer som skapar ozonföroreningar på sommaren kan också utlösa bildandet av vinterluftföroreningar, enligt en ny studie från forskare vid University of Colorado Boulder och NOAA, i samarbete med University of Utah. Teamets oväntade upptäckt tyder på att i västra USA och på andra håll, vissa ansträngningar för att minska skadlig luftförorening på vintern kan slå tillbaka.

Specifikt, Att rikta in sig på kväveoxider som släpps ut från bilar och kraftverk skulle initialt kunna öka skadliga luftföroreningar, forskarna rapporterade i sin nya tidning, ute i dagboken idag Geofysiska forskningsbrev .

"Denna insikt uppstod från några av de mest omfattande mätningarna av kemin bakom vårt vinterföroreningsproblem, " sa John Lin från University of Utah, en professor i atmosfärsvetenskap och medförfattare till studien.

"Detta strider mot vad som vanligtvis antas och föreslår ett nytt sätt att mildra denna typ av föroreningar i Salt Lake City, Denver och bortom, sa Caroline Womack, en CIRES-forskare som arbetar i NOAA Earth System Research Laboratory och huvudförfattare till studien.

Regler och renare teknik har stadigt förbättrat luftkvaliteten i USA. Ändå upplever dalar i västerländska stater fortfarande höga halter av partiklar (PM2,5), eller mikroskopiska droppar suspenderade i luft, under vintern. I Utahs urbana Salt Lake Valley, vintertid nivåer av PM2,5 överstiger nationella luftkvalitetsnormer i genomsnitt 18 dagar per år. Denver har ofta samma problem på vintern, när bruna moln hänger över staden.

En viktig komponent i Salt Lake Valley och Denver PM2.5 föroreningar är ammoniumnitrat aerosol, som bildas från utsläpp av kväveoxider, flyktiga organiska föreningar (VOC), och ammoniak. Dessa reaktioner inträffar under vintertemperaturinversioner, när varm luft högt fångar kall luft nedanför, koncentrerar föroreningar.

För att bekämpa vintertid PM2.5-föroreningar, forskare behövde först en detaljerad förståelse av de kemiska processer som producerar den. Så 2017, forskare från Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences (CIRES) och NOAA samarbetade med University of Utah, Utah Department of Environmental Quality, och andra för att mäta PM2.5 och dess prekursorutsläpp på flera markplatser i och runt Salt Lake Valley, inklusive en plats ovanpå College of Mines and Earth Sciences William Browning Building på U-campus. Genom att använda NOAA Twin Otter - en liten, instrumenterat forskningsflygplan – teamet samlade också in luftprover i hela föroreningsskiktet i den kritiska höjdregionen där partiklar bildas.

Baserat på observationer från fältkampanjen, Womack, Lin och deras kollegor fann att ozon och ammoniumnitrat aerosolföroreningar är nära besläktade, kopplad med den ovanligt namngivna parametern "totalt udda syre". Eftersom samma kemiska processer som bildar ozonföroreningar på sommaren ger ammoniumnitratföroreningar på vintern, strategier som effektivt har kontrollerat ozon kan också begränsa produktionen av ammoniumnitrat.

I västra dalar med höga halter av ammoniumnitrat aerosol, Begränsningsinsatser har tenderat att fokusera först på att kontrollera en komponent av föroreningen:kväveoxider från förbränning av fossila bränslen. Forskarna fann att detta tillvägagångssätt faktiskt kan öka ammoniumnitratföroreningen, åtminstone initialt. Ett potentiellt mer effektivt sätt att minska PM2.5-föroreningar skulle vara att begränsa VOC, enligt den nya bedömningen.

"Ingen har tidigare tittat på luftföroreningar på vintern på det här sättet. Våra fynd kan stämma i andra områden med allvarliga vinteraerosolföroreningar, inklusive bergsdalar över västra USA och stadsområden i östra Asien, och Europa, " sa Womack. PM2.5-föroreningar är en viktig orsak till för tidig död över hela världen - och förutom att det påverkar människors hälsa negativt, PM2,5 påverkar också jordbrukets avkastning, synlighet och möjligen jordens klimat.

Nästa för forskargruppen är en uppföljande studie under planering som kommer att titta på vintertid luftföroreningar över hela västra USA.