Sotpartiklar från olje- och vedvärmesystem, samt vägtrafiken, kan förorena luften i Europa i mycket större skala än vad som tidigare antagits. Detta är vad forskare från Leibniz Institute for Tropospheric Research (TROPOS) drar slutsatsen från en mätkampanj i Thüringer Wald i Tyskland.

Utvärderingen av källorna visade att ungefär hälften av sotpartiklarna kom från omgivningen och den andra hälften från långa avstånd. Ur forskarnas synvinkel, detta understryker behovet av att ytterligare minska utsläppen av sot som är skadligt för hälsan och klimatet, eftersom de kolhaltiga partiklarna fortfarande bidrar till hälsorisker och klimatuppvärmning även över avstånd på flera hundra kilometer.

Resultaten publicerades i tidskriften Atmosfärskemi och fysik ( ACP ), en tidskrift med öppen tillgång från European Geosciences Union (EGU).

Aerosolpartiklar i atmosfären påverkar det globala klimatet, människors hälsa och ekosystem. Den kemiska sammansättningen av atmosfäriska partiklar på en given plats beror inte bara på den lokala miljön och källorna, men påverkas också av historien om partiklarna som når provtagningsplatsen. Under transport, så kallade åldringsprocesser förändrar inte bara partiklarnas kemiska sammansättning, men också påverka deras fysikaliska egenskaper (t.ex. storleksfördelning, flyktighet, hygroskopicitet, molnkondensationskärnor (CCN) aktivitet och optiska egenskaper).

Belastningen på en given plats är därför en komplex blandning av olika källor i kombination med en komplex transformationsprocess. Kolhaltiga aerosolpartiklar dominerar i den totala massan av partiklar, består av ett stort antal kemiska arter och kan delas in i organisk aerosol (OA) och svart kol (BC). Svart kol är förknippat med primära utsläpp från förbränningsprocesser från antropogena källor (bil, hushållsvärme och industri) eller biogena källor (t.ex. skogsbränder). Inte bara lokala källor påverkar den kemiska sammansättningen av aerosolpartiklar. Långväga transporter påverkar också den kemiska sammansättningen av aerosolpartiklar genom luftmassornas ursprung.

I september/oktober 2010, omfattande mätningar ägde rum i Thüringen som en del av experimentet "Hill Cap Cloud Thuringia 2010" (HCCT-2010). Analysen som nu publicerats undersökte den kemiska sammansättningen av aerosolpartiklar och de olika källorna till kolhaltiga partiklar som nådde mätplatsen nära byn Goldlauter i Thüringer Wald, Tyskland. Vid den tiden, totalt cirka 50 molnforskare från Tyskland, Frankrike, England och USA hade deltagit i mätningarna mitt i Tyskland. Utvärderingen och kemisk analys av de omfattande proverna var mycket tidskrävande och tog flera år.

"Den tillämpade dataanalysen gjorde det möjligt att särskilja lokala sotutsläpp som domineras av förbränning av fossila bränslen från sot som transporteras från stora avstånd, " förklarar Dr. Laurent Poulain från TROPOS. "Men en fysisk effekt hjälpte oss också:Under deras korta liv, sothaltiga partiklar växer. Ju större denna partikel är, ju äldre den är och desto längre måste den ha färdats i atmosfären." Impaktorproverna delades därför in i två kategorier:Kol i partiklar mindre än 400 nanometer är relativt ungt och kommer från lokala källor. Kol i partiklar större än 400 nanometer är relativt gammal och kommer från avlägsna källor, vilket gjorde att lokala sotutsläpp kunde uppskattas till 48 procent och sot från avlägsna källor till 52 procent.

I en annan studie från vintern 2016/17, TROPOS-forskare kunde redan uppskatta andelen gränsöverskridande partiklar:Partiklar av storleksklassen PM10 från långväga transporter från Östeuropa bidrog med 44 till 62 procent av det totala PM10-partikelmaterialet på landsbygden i östra Tyskland, enligt en studie för olika statliga miljökontor. The main sources were combustion emissions, probably from wood and coal-fired heating systems. With the study now published, it is clear that even for soot, which accounts for only a portion of PM10 fine particulate matter, the relationship between ambient and remote sources is similar:about half of the soot comes from the local environment and the other half from long-distance transport across the continent.

The new findings underline the need to set Europe-wide limits for soot. In spring 2021, the EU Parliament called on the EU Commission to introduce EU-wide standards for ultrafine particulate matter, sot, mercury and ammonia, because although these substances have a negative impact on human health, they are not yet regulated by EU air quality standards. The EU Air Quality Directive is to be updated by 2022. A public consultation is planned for autumn 2021.

Dock, soot does not only have a negative impact on human health. It is becoming increasingly clear that soot also contributes to global warming by causing the dark particles to absorb light or contribute to cloud formation. Enligt den senaste rapporten från Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), there are still large gaps in our knowledge about the quantities and distribution of soot in the atmosphere, which the new report aims to reduce. The IPCC will adopt and publish its new assessment report ("AR6 Climate Change 2021:The Physical Science Basis") in early August 2021. Tilo Arnhold