Kredit:Unsplash/CC0 Public Domain
Rubriker som förkunnar COVID -lockdowns drastiskt minskade föroreningar syftade mest på kvävedioxid, NEJ 2 , en reaktiv gas som avges från brinnande bränsle. Det hade varit mindre förståelse för hur lockdowns påverkade PM2.5, små partiklar som kan tränga in i en persons lungor, som leder till en mängd hälsoproblem, inklusive ökad risk för hjärtinfarkt och cancer.
"PM 2.5 är den ledande globala miljöbestämmaren för livslängd. Det är en viktig förorening av hälsan, "sa Randall Martin, Raymond R. Tucker Distinguished Professor vid Institutionen för energi, Miljö- och kemiteknik vid McKelvey School of Engineering vid Washington University i St. Louis.
Ny forskning från Martins lab, i samarbete med Goddard Space Flight Center, California Institute of Technology och Dalhousie University i Nova Scotia, kartlagt PM 2.5 -nivåer över hela Kina, Europa och Nordamerika. Med hjälp av satellitdata, markbaserad övervakning och ett innovativt datormodelleringssystem, forskare fann mestadels små förändringar i PM 2,5 - med ett undantag.
Majoriteten av de ändringar de hittade var inte drivna av lockdown, men av meteorologins naturliga variation. Deras resultat publicerades den 23 juni i tidningen Vetenskapliga framsteg.
De meteorologiska effekter som vi upplever varje dag påverkar också PM2.5 -variationen, Sa Martin.
"Den kortare tidsperioden, den mer mottagliga PM 2.5 är för meteorologi, " han sa.
Under pandemin, bland bilderna av överfulla ICU:er och tomma mataffärshyllor, det fanns några fotografiska ljuspunkter:före och efter bilder följde artiklar som förkunnade luftkvalitet förbättrades eftersom människor stannade hemma.
Det visuella var slående - både på marken, där blå himmel lyste över LA motorvägar, och från rymden - data från NASA -satelliter gjorde tydlig atmosfärisk minskning av kvävedioxid.
"Folk började automatiskt undra, "Vad är bilden för PM 2.5?" Sa Melanie Hammer, en besökande forskningsassistent i Martins laboratorium. Det var den uppenbara frågan inte bara för att partiklar ofta kommer från samma källor som NO 2 , men för att NEJ 2 kan bilda PM 2.5.
"NEJ 2 anses vara en sekundär källa till PM 2,5, "Sa Hammer. När den släpps ut, NEJ 2 interagerar med andra kemikalier i atmosfären och kan bilda PM 2,5. Några tidiga studier tittade på data som samlats in från markövervakningsplatser, som testar den omgivande luften, men dessa markplatser är få och långt mellan och oförmögna att sammanställa en större bild.
Endast ungefär en bråkdel av världens befolkning bor i länder som har mer än tre PM 2,5 -monitorer per miljon människor. De flesta av befolkningen bor i områden utan övervakning.
"Vi bestämde oss för att titta igen, använder en mer komplett bild från satellitbilder, "Sa Hammer. Bilderna, tillhandahålls av NASA, innehåller data för atmosfärkolonner som spänner över marken till rymdkanten. Dessa uppgifter, kallas aerosoloptiskt djup, relaterade till PM 2,5-ytkoncentrationer med användning av den kemiska transportmodellen GEOS-Chem, som simulerar atmosfärens sammansättning; reaktionerna och relationerna mellan dess olika beståndsdelar; och hur de rör sig genom luften.
Forskare fokuserade på tre regioner som har omfattande markövervakningssystem på plats:Nordamerika, Europa och Kina, och jämförde månatliga uppskattningar av PM 2,5 från januari till april 2018, 2019 och 2020.
När de jämförde PM 2,5 -nivåer under de tre åren under de månader som sammanföll med varje regions inlåningsfaser, det fanns inte många tydliga signaler över Nordamerika eller Europa.
"Vi fann att den tydligaste påvisbara signalen var en betydande minskning jämfört med Nordkinesiska slätten, där de mest strikta avstängningarna koncentrerades, " Hon sa.
För att ta reda på om lockdown var ansvarig för den signalen, och flera mindre prickade runt de undersökta områdena, laget körde "känslighetssimuleringar" med GEOS-Chem, ändra parametrar för att se vilket scenario som matchar verkligheten närmast.
De simulerade ett scenario där utsläppen hölls konstanta och meteorologi var ensam ansvarig för förändringar i PM 2,5 år efter år.
"Vi fann att det förklarade en stor del av skillnaderna vi såg, "Sa Hammer. De körde också en simulering där de minskade transportrelaterade utsläpp och andra konstgjorda källor till NO 2 , spegling låsning, när färre personer körde och färre industriområden var i drift.
"På egen hand, det förklarade faktiskt inte så mycket alls, "Sa Hammer. Men genom att kombinera de två, "Det var då signalen över norra Kinas slätt stod ut."
Hammer misstänker att förändringen i PM 2,5 -nivåer över norra Kina -slätten var så slående på grund av hur förorenad den tenderar att vara under "normala" tider. "Du är förmodligen mer benägna att se en större minskning i en region som har högre koncentrationer till att börja med."
På ett sätt, som belyser en relevant punkt som kanske inte först är intuitiv:Genomsnittliga PM 2,5 -nivåer har sjunkit stadigt i Nordamerika och Europa. "Det är bara svårare att störa riktigt låga koncentrationer, "Sa Hammer.
Men det understryker också det komplexa förhållandet mellan NO 2 och PM 2.5. Även om NEJ 2 interagerar med andra atmosfäriska kemikalier för att bilda PM 2.5, de två har inte ett linjärt förhållande; dubbelt så mycket NEJ 2 i atmosfären leder inte nödvändigtvis till dubbelt så mycket PM 2,5.
Hammer sa, intuitivt, hon förväntade sig att se mer av en minskning av PM 2,5 -nivåer. "Det var lite av en överraskning att meteorologi spelade en så dominerande roll.
"Visar sig, Det är ett ganska komplext förhållande och det beter sig inte alltid som man skulle förvänta sig. "
