Mer än hälften av alla luftkvalitetsrelaterade tidiga dödsfall i USA är ett resultat av utsläpp som har sitt ursprung utanför staten där dessa dödsfall inträffar, MIT-forskare rapporterar i tidskriften Natur .

Studien fokuserar på åren mellan 2005 och 2018 och spårar förbränningsutsläpp av olika förorenande föreningar från olika sektorer, tittar på varje stat i det angränsande USA, från årstid till årstid och år till år.

I allmänhet, forskarna finner att när luftföroreningar genereras i ett tillstånd, hälften av föroreningarna lyfts upp i luften och bärs av vindar över statsgränserna, att påverka hälsokvaliteten för invånare utanför staten och öka deras risk för tidig död.

Elkraftproduktion är den största bidragsgivaren till föroreningsrelaterade dödsfall utanför staten, fynden tyder på. Under 2005, till exempel, dödsfall orsakade av svaveldioxid som släpps ut från kraftverks skorstenar inträffade i en annan stat i mer än 75 procent av fallen.

Uppmuntrande, forskarna fann att sedan 2005, tidiga dödsfall i samband med luftföroreningar har minskat betydligt. De dokumenterade en minskning med 30 procent under 2018 jämfört med 2005, motsvarande cirka 30, 000 undvek tidiga dödsfall, eller personer som inte dog tidigt till följd av föroreningar. Dessutom, andelen dödsfall som inträffar på grund av utsläpp i andra stater minskar – från 53 procent 2005 till 41 procent 2018.

Kanske överraskande, denna minskning av föroreningar mellan stater verkar också vara relaterad till elproduktion:Under de senaste åren, förordningar som Naturvårdsverkets Clean Air Act och andra förändringar har bidragit till att avsevärt minska utsläppen från denna sektor över hela landet.

Forskarna varnar, dock, att idag, utsläpp från andra sektorer bidrar i allt högre grad till skadliga föroreningar mellan staterna.

"Regulatorer i USA har gjort ett ganska bra jobb med att träffa det viktigaste först, som är elproduktion, genom att drastiskt minska svaveldioxidutsläppen, och det har skett en enorm förbättring, som vi ser i resultaten, " säger studieledaren Steven Barrett, en docent i flygteknik och astronautik vid MIT. "Nu ser det ut som att andra utsläppssektorer blir viktiga. För att göra ytterligare framsteg, vi borde börja fokusera på vägtransporter och utsläpp från kommersiella och bostäder."

Barretts medförfattare på tidningen är Sebastian Eastham, en forskare vid MIT; Irene Dedoussi, tidigare doktorand vid MIT och nu biträdande professor vid Delfts tekniska universitet; och Erwan Monier, tidigare MIT-forskare och nu biträdande professor vid University of California i Davis. Forskningen var ett samarbete mellan MIT:s Laboratory for Aviation and Environment och MIT Joint Program on the Science and Policy of Global Change.

Döden och matrisen

Forskare har länge vetat att föroreningar inte observerar några gränser, ett av de främsta exemplen är surt regn.

"Det har varit känt i Europa i över 30 år att kraftverk i England skulle skapa surt regn som skulle påverka vegetationen i Norge, men det har inte funnits ett systematiskt sätt att fånga hur det översätts till människors hälsoeffekter, " säger Barrett.

När det gäller USA, att spåra hur föroreningar från en stat påverkar en annan stat har historiskt sett varit knepigt och beräkningsmässigt svårt, säger Barrett. För var och en av de 48 angränsande delstaterna, forskare skulle behöva spåra utsläpp till och från resten av de 47 staterna.

"Men nu finns det moderna beräkningsverktyg som gör att du kan göra dessa bedömningar på ett mycket mer effektivt sätt, " säger Barrett. "Det var inte riktigt möjligt förut."

Han och hans kollegor utvecklade sådana verktyg, bygger på grundläggande arbete av Daven Henze vid University of Colorado i Boulder, för att spåra hur varje stat i det angränsande USA påverkar föroreningar och hälsoresultat i alla andra stater. De tittade på flera arter av föroreningar, såsom svaveldioxid, ozon, och fina partiklar, från olika utsläppssektorer, inklusive elkraftproduktion, vägtransporter, marin, järnväg, och flyg, och kommersiella och bostadskällor, med intervaller på varje timme på året.

De erhöll först utsläppsdata från var och en av sju sektorer för åren 2005, 2011, och 2018. De använde sedan GEOS-Chems atmosfärskemitransportmodell för att spåra var dessa utsläpp hamnade, från årstid till årstid och år till år, baserat på vindmönster och en förorenings kemiska reaktioner på atmosfären. Till sist, de använde en epidemiologiskt härledd modell för att relatera en befolknings föroreningsexponering och risk för tidig död.

"Vi har den här flerdimensionella matrisen som kännetecknar effekten av en stats utsläpp från en given ekonomisk sektor av en given förorening vid en given tidpunkt, på alla andra staters hälsoresultat, " säger Barrett. "Vi kan räkna ut, till exempel, hur mycket NOx-utsläpp från vägtransporter i Arizona i juli påverkar människors hälsa i Texas, och vi kan göra dessa beräkningar direkt."

Importera föroreningar

Forskarna fann också att utsläpp som reser utanför staten kan påverka invånarnas hälsa mer än omedelbart, angränsande stater.

"Det är inte nödvändigtvis bara den angränsande staten, men anger över 1, 000 miles bort som kan påverkas, " säger Barrett. "Olika typer av utsläpp har en annan sorts räckvidd."

Till exempel, elkraftproduktion har störst räckvidd, eftersom kraftverk kan lufta föroreningar långt upp i atmosfären, så att de kan resa långa sträckor. I kontrast, kommersiella och bostadssektorer släpper i allmänhet ut föroreningar som kemiskt sett inte håller lika länge i atmosfären.

"Berättelsen är olika för varje förorening, " säger Barrett.

I allmänhet, forskarna fann att luftföroreningar utanför staten var förknippade med mer än hälften av alla föroreningsrelaterade tidiga dödsfall i USA från 2005 till 2018.

När det gäller inverkan på enskilda stater, teamet fann att många av delstaterna i norra Mellanvästern som Wyoming och North Dakota är "nettoexportörer" av föroreningsrelaterade hälsoeffekter, dels på grund av att befolkningen där är relativt låg och de utsläpp som dessa stater genererar förs bort av vindar till andra stater. Dessa stater som "import" hälsoeffekter tenderar att ligga längs östkusten, i vägen för de amerikanska vindarna som sveper österut.

New York i synnerhet är vad forskarna kallar "den största importören av luftföroreningsdödsfall"; 60 procent av luftföroreningsrelaterade tidiga dödsfall kommer från utsläpp utanför staten.

"Det finns ett stort arkiv med data vi har skapat från det här projektet, " säger Barrett. "Vi tror att det finns många saker som beslutsfattare kan gräva i, att kartlägga en väg för att rädda flest liv."