Meskipun secara keseluruhan tingkat emisi berbahaya yang lebih rendah dari pembangkit listrik dan kendaraan sepanjang tahun, polusi udara musim dingin di Amerika Serikat Bagian Timur tetap tinggi. Sebuah penelitian baru menjelaskan alasannya.

Musim panas digunakan untuk menjadi anak poster untuk partikel yang mengandung kabut yang menyebabkan asma, kanker paru-paru, dan penyakit lainnya, kata para peneliti.

“Dalam 10 tahun terakhir atau lebih, tingkat polusi udara musim panas telah menurun dengan cepat, sedangkan tingkat polusi udara musim dingin belum. Kualitas udara di musim panas sekarang hampir sama dengan musim dingin di AS bagian timur, ”kata penulis Viral Shah, yang bekerja sebagai bagian dari doktornya dalam ilmu atmosfer di Universitas Washington. "Kami telah menunjuk proses kimia yang menjelaskan perbedaan musiman dalam menanggapi pengurangan emisi."

Studi yang muncul di Prosiding National Academy of Sciences, menunjukkan bahwa partikel mengikuti jalur yang berbeda di musim dingin.

Asap rasa asap

Hasil berasal dari menganalisis pengamatan yang dikumpulkan selama kampanye 2015 Wintertime Investigation of Transport, Emissions and Reactivity (WINTER). Selama upaya itu, para peneliti menghabiskan enam minggu di musim dingin terbang melalui gumpalan polusi di New York City, Baltimore, Cincinnati, Columbus, Pittsburgh, Washington, DC, dan sepanjang pembangkit listrik tenaga batubara dari Lembah Sungai Ohio.

"Kami sekarang memiliki alat yang lebih baik untuk melihat apa strategi terbaik untuk meningkatkan kualitas udara musim dingin ..."

Partikel yang membentuk kabut datang dalam rasa yang berbeda. Dua yang penting adalah sulfat, dari sulfur dioksida yang dipancarkan terutama oleh pembangkit listrik berbahan bakar batu bara, dan nitrat, yang dibuat dari nitrogen oksida yang dikenal secara kolektif sebagai NOx. Peraturan kualitas udara telah menurunkan sulfur dioksida di AS sebesar 68 persen antara 2007 dan 2015, dan NOx sekitar sepertiga selama waktu itu.

Tingkat suhu partikulat — ketika dua jenis oksida mengumpul menjadi paket-paket berair nitrat dan sulfat yang menciptakan matahari terbenam yang indah tetapi membahayakan kesehatan manusia — turun di Amerika Serikat bagian timur sekitar sepertiga selama waktu itu. Tetapi konsentrasi partikulat musim dingin telah berkurang sebanyak setengahnya, karena alasan yang tidak jelas.

“Model kualitas udara yang kami gunakan untuk memahami asal pencemaran udara berkinerja cukup baik di musim panas, tetapi memiliki beberapa masalah di musim dingin. Sebelum penelitian ini, kami tidak dapat mereproduksi komposisi partikulat yang diamati di musim dingin, ”kata Lyatt Jaeglé, yang merupakan penulis kedua dan peneliti utama dari kampanye lapangan.

"Kami sekarang memiliki alat yang lebih baik untuk melihat apa yang merupakan strategi terbaik untuk meningkatkan kualitas udara musim dingin pada skala regional di AS bagian timur, dan berpotensi tempat lain, seperti Eropa dan Asia."

Kimia udara musim dingin

Pada musim panas, beberapa NOx yang dipancarkan dan belerang dioksida tetap berada dalam fase gas dan diserap oleh sinar matahari atau disimpan di darat, dan sisanya membentuk partikel dalam bentuk nitrat dan sulfat. Ketika bahan utama menurun, begitu juga tingkat partikulat.

Tetapi analisis baru menunjukkan bahwa kimia udara musim dingin mengikuti jalur yang lebih kompleks. Dengan kurang sinar matahari dan suhu yang lebih dingin, lebih banyak kimia terjadi dalam fase cair, pada permukaan partikel yang ada atau awan cair dan es. Pada fase itu, ketika bahan utama menurun, efisiensi mengubah sulfur dioksida menjadi sulfat meningkat, karena lebih banyak oksidan tersedia. Dan ketika sulfat turun, partikulat menjadi kurang asam, membuat NOx lebih mudah berubah menjadi nitrat.

Jadi, meskipun peraturan kualitas udara telah mengurangi kedua jenis emisi primer, jumlah total partikulat yang membahayakan kesehatan manusia telah menurun lebih lambat.

“Bukan berarti reduksi tidak berfungsi. Hanya saja pengurangan memiliki efek membatalkan, dan efek pembatalan memiliki kekuatan yang ditetapkan, ”kata Shah, yang sekarang menjadi peneliti pasca doktoral di Harvard University. “Kami perlu melakukan pengurangan lebih lanjut. Setelah reduksi menjadi lebih besar daripada efek pembatalan, maka musim dingin akan mulai berperilaku lebih seperti musim panas. ”

Bagaimana perubahan kualitas udara?

Studi ini memperkirakan bahwa kecuali pengurangan emisi melebihi perkiraan saat ini, kualitas udara di musim dingin akan terus meningkat hanya secara bertahap hingga setidaknya 2023. Pada tingkat ini akan menjadi beberapa tahun sebelum tingkat pencapaian emisi ketika pencemaran musim dingin mulai turun lebih cepat.

“Makalah ini menunjukkan bahwa memahami kimia atmosferik yang mendasarinya yang mengubah polutan primer menjadi materi partikulat sangat penting untuk mengkalibrasi harapan kita tentang apa yang akan dicapai oleh pengurangan emisi, dan oleh karena itu bagaimana mengoptimalkan pengurangan emisi di masa depan untuk terus mendapatkan 'bang terbesar untuk uang "dalam hal mengurangi konsentrasi partikel halus," kata penulis ketiga Joel Thornton, yang merupakan peneliti utama pada kampanye lapangan.

Temuan menunjukkan bahwa lebih banyak pengurangan emisi, baik sulfur dan nitrogen oksida, akan diperlukan untuk meningkatkan kualitas udara musim dingin di AS Timur dan iklim dingin lainnya.

"Penelitian ini membantu menjelaskan mengapa pengendalian emisi untuk mengurangi zat polusi udara, seperti sulfat dan nitrat, belum sesukses yang diharapkan di AS timur di musim dingin," kata Sylvia Edgerton, direktur program di National Science Foundation Division of Atmospheric dan Geospace Sciences, yang mendanai penelitian.

“Kampanye lapangan MUSIM DINGIN menghasilkan serangkaian pengamatan musim dingin yang unik. Mereka menunjukkan bahwa umpan balik kimia selama musim dingin menangkal pengurangan yang diharapkan dalam polusi udara karena berkurangnya emisi. ”

Rekan penulis tambahan berasal dari University of Washington; Georgia Tech; Universitas Colorado Boulder; Universitas Negeri Colorado; Universitas Negeri A&T Carolina Utara; Pusat Penelitian Atmosfer Nasional di Boulder; dan Administrasi Kelautan dan Atmosfer Nasional di Boulder. National Science Foundation, dengan dukungan natura dari NASA dan National Oceanic and Atmospheric Administration, mendanai pekerjaan tersebut.

Sumber: Universitas Washington

Buku terkait:

at Pasar InnerSelf dan Amazon