Luftföroreningssmog utanför Peking, Kina, Parlamentet framhåller behovet av att bättre förstå källorna till luftföroreningar för att förbättra förvaltningen och politiken för luftkvalitet. Kredit:Amanda Fiore
Den rumsliga variationen i olika luftföroreningskomponenter hjälper till att identifiera möjliga mål för föroreningskontroll.
Att modellera de rumsliga förhållandena mellan huvudtyperna av luftföroreningar har gett KAUST-forskare nya insikter om hur de bildas i olika regioner och årstider, som skulle kunna vägleda politiken för att hantera föroreningar.
Varje år, luftföroreningar orsakar stroke, lung- och hjärtsjukdomar, och lungcancer, som är ansvariga för miljontals dödsfall runt om i världen. Även om luftföroreningar kommer i många former, huvudfaktorn är partiklar mindre än 2,5 mikrometer, eller 1/400 av en millimeter, som vanligtvis innehåller damm och sot, såväl som betydande halter av kemikalier, såsom sulfater och ammonium.
En av de största generatorerna av 2,5 mikrometers partiklar (PM2,5) är en kemisk reaktion som omvandlar gasformigt svavel och kväve - till stor del från fordonsavgaser och fabriksutsläpp - till större och mer giftigt sulfat. nitrat- och ammoniummolekyler. Eftersom mer än hälften av PM2.5 kan bestå av dessa "sekundära" kemikalier, att minska svavel- och kväveutsläppen ses som ett sätt att få ner luftföroreningsnivåerna.
En polynombaserad metod för att modellera förhållandet mellan primära och sekundära komponenter av luftföroreningar avslöjar de atmosfäriska drivkrafterna för luftföroreningar och möjliga mål för föroreningskontroll. Återges med tillstånd från referens ett. Kredit:John Wiley
Att identifiera exakt var de skadliga utsläppen sker kan vara utmanande, särskilt i industrialiserade regioner. KAUSTs statistiker Ying Sun och Wu Wang tillämpade en sofistikerad statistikmetod för att tydligare hitta de platser där luftföroreningarna är starkast och har använt det för att analysera utsläppsmönstret i Kina.
"Kemiska effekter av kvävedioxid och svaveldioxid med ozon och ammoniak bidrar till en avsevärd andel av det totala PM2,5 i Kina, " säger Wang. "Det rumsligt varierande förhållandet mellan dessa primära och sekundära komponenter modelleras vanligtvis genom att uppskatta en relationsparameter för varje plats. Dock, detta är beräkningsintensivt och ger grova och partiska uppskattningar som blir mer felaktiga i kartans kanter. Vår metod använder ett mindre antal ankarplatser och polynomfunktioner för att approximera de rumsligt varierande parametrarna, vilket avsevärt minskar beräkningstiden."
Tidigare metoder uppskattar de rumsligt varierande parametrarna för varje plats separat och producerar ofta mycket varierande distributioner, och sålunda, erbjöd begränsad insikt i de regionala atmosfäriska drivkrafterna bakom generering av föroreningar. Wang och Sun härledde istället smidigt varierande funktioner vid varje ankarplats med hjälp av det relativa bidraget från alla datapunkter i regionen med en "straff" för att öka avståndet.
"Vårt tillvägagångssätt fann varmare områden i centrala Kina där kväve har ett högre bidrag till totalt PM2,5 på sommaren, ", säger Wang. "Kontroll av kväve i sådana områden är därför en genomförbar strategi för att minska den totala mängden PM2,5. Detta tillvägagångssätt kan vara användbart för att utveckla strategier för föroreningskontroll och folkhälsopolitik."
