Воздух, которым мы дышим, содержит твердые частицы из ряда природных и антропогенных источников. Твердые частицы являются причиной тысяч преждевременных смертей в Соединенных Штатах каждый год, но законодательству Агентства по охране окружающей среды США (EPA) приписывают значительное снижение этого числа, а также количества твердых частиц в атмосфере. Тем не менее, EPA, возможно, не получает полного признания, которого они заслуживают: новое исследование Департамента гражданской и экологической инженерии Массачусетского технологического института (CEE) предполагает, что законодательство EPA, возможно, спасло даже больше жизней, чем сообщалось изначально.
В Соединенных Штатах число преждевременных смертей, связанных с воздействием твердых частиц на открытом воздухе, ежегодно превышает число смертельных случаев в автомобильных авариях. Это подчеркивает жизненно важную роль, которую Агентство по охране окружающей среды играет в снижении воздействия на людей, живущих в США к вредным загрязнителям», - говорит Колетт Хилд, доцент кафедры ЦВЕ и наук о Земле, атмосфере и планетах.
Закон Агентства по охране окружающей среды от 1970 года о чистом воздухе и дополнительные поправки, принятые в 1990 году, касаются воздействия твердых частиц на здоровье, в частности, путем регулирования выбросов загрязнителей воздуха и содействия исследованиям более чистых альтернатив. В 2011 году Агентство по охране окружающей среды объявило, что благодаря этому законодательству произошло значительное снижение содержания твердых частиц в атмосфере, что, по оценкам, ежегодно с 2000 по 2010 год спасало более 100 000 жизней. Однако в отчете не учитывались органические аэрозоли, основной компонент атмосферных твердые частицы, которые вносят большой вклад в снижение содержания твердых частиц в этот период. Органический аэрозоль выбрасывается непосредственно в результате сжигания ископаемого топлива (например, транспортных средств), сжигания жилых помещений и лесных пожаров, но также химически образуется в атмосфере в результате окисления как природных, так и антропогенно-выбрасываемых углеводородов.
Исследовательская группа из ЦВЕ, включая Хилда; Джесси Кролл, адъюнкт-профессор Центральной и Восточной Европы и химического машиностроения; Дэвид Ридли, научный сотрудник из Центральной и Восточной Европы; и Kelsey Ridley SM '15 рассмотрели измерения приземных органических аэрозолей в Соединенных Штатах с 1990 по 2012 год, создав полную картину органических аэрозолей в Соединенных Штатах.
Широкомасштабный мониторинг концентраций загрязнителей воздуха в Соединенных Штатах позволяет нам проверять изменения качества воздуха с течением времени в соответствии с правилами. Предыдущая работа была сосредоточена на снижении количества твердых частиц, связанном с усилиями по уменьшению кислотных дождей в США, но на сегодняшний день никто не исследовал долгосрочную тенденцию в органическом аэрозоле», - говорит Хилд.
Исследователи Массачусетского технологического института обнаружили более резкое снижение содержания органических аэрозолей в США, чем сообщалось ранее, что может объяснить большее количество спасенных жизней, чем ожидало Агентство по охране окружающей среды. Их работа показала, что эти изменения, вероятно, связаны с антропогенным или человеческим поведением. Выводы исследователей были опубликованы в статье «Причины и последствия снижения содержания органических аэрозолей в атмосфере в США». в Proceedings of the National Academy of Sciences за неделю от 25 декабря.
«Отчет Агентства по охране окружающей среды показал очень большое влияние снижения содержания твердых частиц, но мы были удивлены, увидев очень небольшое изменение концентрации органических аэрозолей в их оценках», - объясняет Дэвид Ридли. «Наблюдения показывают, что уменьшение органического аэрозоля было в шесть раз больше, чем предполагалось в отчете EPA в период с 2000 по 2010 год».
Используя данные сети Межведомственного мониторинга охраняемой визуальной среды (IMPROVE), исследователи обнаружили, что органический аэрозоль уменьшился по всей стране в зимний и летний сезоны. Такое снижение органического аэрозоля вызывает удивление, особенно если учесть увеличение числа лесных пожаров. Но исследователи обнаружили, что, несмотря на лесные пожары, органические аэрозоли продолжают снижаться.
Исследователи также использовали информацию из ретроспективного анализа современной эпохи НАСА для исследований и приложений, чтобы проанализировать влияние других природных факторов на органический аэрозоль, таких как осадки и температура, и обнаружили, что снижение будет происходить, несмотря на облачность. покрытие, дождь и перепады температуры.
Отсутствие явной естественной причины снижения содержания органического аэрозоля предполагает, что это снижение было результатом антропогенных причин. Кроме того, снижение содержания органических аэрозолей было аналогично снижению содержания других измеренных загрязнителей атмосферы, таких как двуокись азота и угарный газ, что, как считается, также связано с правилами Агентства по охране окружающей среды. Кроме того, сходство тенденций как в городских, так и в сельских районах позволяет предположить, что снижение также может быть результатом поведенческих изменений, вытекающих из правил EPA.
Используя данные о выбросах органических аэрозолей и их прекурсоров как из природных, так и из антропогенных источников, исследователи смоделировали концентрации органических аэрозолей с 1990 по 2012 год в модели. Исследователи обнаружили, что более половины снижения количества органических аэрозолей объясняется изменениями в поведении человека в отношении выбросов, включая выбросы транспортных средств и сжигание топлива в жилых и коммерческих помещениях..
Мы видим, что модель отражает большую часть наблюдаемой тенденции органического аэрозоля в США, и мы можем объяснить многое из этого исключительно изменениями в антропогенных выбросах. Изменения в выбросах органических аэрозолей, вероятно, будут косвенными управляется контролем Агентства по охране окружающей среды на различных видах, таких как черный углерод от сжигания топлива и диоксид азота от транспортных средств», - говорит Ридли. «На самом деле это было не то, чего ожидало EPA, так что это дополнительное преимущество Закона о чистом воздухе».
При рассмотрении уровня смертности и воздействия органических аэрозолей с течением времени исследователи использовали ранее установленный метод, который связывает воздействие твердых частиц с повышенным риском смертности от различных заболеваний, таких как сердечно-сосудистые заболевания или респираторные заболевания. Таким образом, исследователи смогли выяснить изменение уровня смертности на основе изменения содержания твердых частиц. Поскольку исследователи знали, сколько органического аэрозоля содержится в образцах твердых частиц, они смогли определить, насколько изменения в уровнях органического аэрозоля снижают смертность.
«Внедрение правил, таких как Закон о чистом воздухе, сопряжено с затратами и выгодами, но кажется, что мы получаем еще большие выгоды от снижения смертности, связанной с твердыми частицами из-за изменения органического аэрозоля», - говорит Ридли. «Есть преимущества для здоровья, связанные с дальнейшим сокращением органического аэрозоля, особенно в городских районах. Как и мы, природные источники будут вносить большую долю, поэтому нам нужно понять, как они будут меняться и в будущем».