Svart kol är den farligaste luftföroreningen du aldrig hört talas om. Dess två huvudkällor, dieselavgaser och vedrök från skogsbränder och hushållsuppvärmning, producerar ultrafina luftpartiklar som är upp till 25 gånger mer hälsofarliga per enhet jämfört med andra typer av partiklar.
Trots sin fara är svart kol understuderat på grund av brist på övervakningsutrustning. Sensorer av regulatorisk standard är oerhört dyra att installera och underhålla, vilket resulterar i sparsam täckning i regioner som är ökända för dålig luftkvalitet, såsom storstadsområdet Salt Lake City i Utah.
En studie ledd av University of Utah fann att AethLabs microAeth MA350, en bärbar, mer prisvärd sensor, registrerade svarta kolkoncentrationer lika exakt som Aerosol Magee Scientific AE33, det mest använda instrumentet för att övervaka svart kol i realtid.
Forskare placerade den bärbara tekniken bredvid en befintlig regulatorisk sensor på Bountiful Utah Division of Air Quality-platsen från 30 augusti 2021–aug. 8, 2022. AethLabs-tekniken registrerade nästan identiska mängder svart kol vid dagliga, månatliga och säsongsbetonade tidsskalor. Författarna visade också att microAeth kunde skilja mellan löpeld och trafikkällor samt AE33 vid längre tidsskalor.
Eftersom svart kol förblir nära källan måste utrustningen vara lokaliserad för att ge korrekta avläsningar. MicroAethsensorns portabilitet skulle möjliggöra övervakning på avlägsna eller otillgängliga stationära platser, såväl som för mobil användning.
"Att ha en bättre uppfattning om exponering av svart kol över olika områden är en miljörättvisa fråga", säger Daniel Mendoza, forskningsassistent professor i atmosfäriska vetenskaper vid University of Utah och huvudförfattare till studien. "Saltsjödalens västra sida har några av regionens sämsta luftkvalitet, delvis för att den ligger närmast föroreningskällor, men vi saknar förmågan att mäta koncentrationer av svart kol korrekt. Demokratisering av data med pålitliga och robusta sensorer är ett viktigt första steg för att skydda alla samhällen från farliga luftföroreningar."
Studien publicerades den 1 februari 2024 i tidskriften Sensorer .
Svarta kolföroreningar är en typ av fina partiklar (PM2,5), en klass av luftpartiklar som är tillräckligt små för att andas in i lungorna och absorberas i blodomloppet. Svart kol är sant sot, som produceras när kolväten inte förbränns helt och har visat sig migrera in i hjärtat, hjärnan, fostervävnaden och andra biologiska system.
"Kombinationen av ökande skogsbränder som drivs av antropogena klimatförändringar och en stadig befolkningstillväxt längs Wasatch-fronten under de kommande decennierna kommer att resultera i nya föroreningsutmaningar som Utah kommer att behöva möta", säger Erik Crosman, biträdande professor i miljövetenskap vid West Texas A&M University och en medförfattare till studien. "Den bärbara MA350 "mikro" etalometern skulle kunna användas för att bygga ett bättre rumsligt observationsnätverk av exakta men billigare svarta kolsensorer över hela regionen."
Även om forskning tyder på att exponering för svart kol är 10 till 25 gånger farligare för andnings- och kardiovaskulär hälsa än andra PM2.5, är långsiktiga hälsoresultat i stort sett okända. Ett korrekt observationsnätverk är det första steget för att fastställa sjukdomsrisker och skapa effektiva folkhälsopolicyer. Denna studie, finansierad av Salt Lake City Corporation, syftar till att hjälpa regioner med dålig luftkvalitet att etablera en baslinje för distribution av svart kol.
"Det är avgörande att vi riktar in våra mätningar för att identifiera de största och mest relevanta svarta kolkällorna", säger Drew Hill, en studie medförfattare som leder datavetenskap och tillämpad forskning vid AethLabs. "Vi har lagt till en funktion med rötter i fysikaliska principer för att ge realtidsuppskattningar av mängden uppmätt svart kol som produceras av fossilbränsleförbränning kontra vedeldning för att tillåta forskare och beslutsfattare att triangulera sådana källor."
Efter att ha fastställt den bärbara sensorns noggrannhet och regionala relevans, mäter forskarna svarta kolnivåer runt Salt Lake Valley, inklusive testning av koncentrationer som finns inne i skolbyggnader.
"Först måste du få avläsningar. I vissa stadsdelar kan du titta på luftkvalitetskoncentrationer, sedan titta på cancer eller andra sjukdomsfrekvenser i det området", säger Mendoza, som också är adjungerad biträdande professor vid avdelningen för lungmedicin vid University of Utah Health. "Genom att få mätningar med en hög grad av noggrannhet kan vi nu verkligen tänka på hälsa och politiska vägar för att verkligen skydda allas lunghälsa."
Mer information: Daniel L. Mendoza et al, A Long-Term Comparison between AethLabs MA350 och Aerosol Magee Scientific AE33 Black Carbon Monitors i Greater Salt Lake City Metropolitan Area, Sensorer (2024). DOI:10.3390/s24030965
Tillhandahålls av University of Utah
