L'agricoltura è stata a lungo accusata di causare smog l'ammoniaca nell'atmosfera, ma i tubi di scappamento dei veicoli in realtà sono una fonte più importante del contributo dell'ammoniaca alla foschia che aleggia sulle grandi città, secondo una nuova ricerca di un team di ingegneri di Princeton.

"L'ammoniaca non deve arrivare dal Midwest a Filadelfia o New York, " ha detto Mark Zondlo, professore associato di ingegneria civile e ambientale alla Princeton University. "Molto di esso viene generato qui."

Circa l'80% dell'ammoniaca nell'aria proviene da pratiche agricole come la fertilizzazione, quindi sembra probabile che l'ammoniaca nelle particelle di foschia provenga da pennacchi di grandi fattorie nel Midwest e poi venga trasportata sulla costa orientale. Ma, in un articolo pubblicato sulla rivista Scienze e tecnologie ambientali , Il team di ricerca di Zondlo ha scoperto che le emissioni di ammoniaca dalle città sono molto più grandi di quanto riconosciuto, si verificano proprio nei momenti in cui il particolato malsano è al suo peggio, e quando le emissioni agricole sono ai minimi giornalieri o stagionali.

"In realtà viene dai veicoli" nelle città stesse, disse Zondlo, che è anche direttore associato delle partnership esterne presso l'Andlinger Center for Energy and the Environment di Princeton.

I ricercatori hanno notato che le emissioni di ammoniaca dei veicoli sono state co-emesse con gli ossidi di azoto. Queste sostanze chimiche si combinano per formare nitrato di ammonio, che può essere visto dal colore marrone nella foschia urbana. Ulteriore, le emissioni di ammoniaca dei veicoli sono particolarmente importanti durante la stagione fredda (ad esempio durante l'inverno o l'ora di punta mattutina) quando le emissioni agricole sono al minimo e quando l'inquinamento da foschia è al massimo.

Daven Henze, professore associato presso l'Università del Colorado e ricercatore del team di scienze applicate della salute e della qualità dell'aria della NASA, ha affermato che i risultati sono stati un passo importante per comprendere meglio l'inquinamento atmosferico nelle città. Con le emissioni di altri veicoli, principalmente composti di azoto e zolfo, in così stretta vicinanza all'ammoniaca, le condizioni sono mature per la produzione di particolato fine.

"È davvero utile che il suo lavoro [di Zondlo] faccia progressi nel chiarire la grandezza della fonte, "Ha detto Henze.

Per condurre le sue ricerche, Zondlo e il suo team hanno dotato i veicoli di sensori sofisticati per rilevare i livelli di ammoniaca e si sono concentrati su sei città:Filadelfia, Denver e Houston negli Stati Uniti, e Pechino, Shijiazhuang e Baoding in Cina. Misurando i livelli di ammoniaca durante i vari momenti della giornata in diversi punti di ingresso nelle città, il team è stato in grado di dipingere un quadro di una città "respirante", dove i livelli di inquinanti aumentano e diminuiscono, a seconda del traffico e delle condizioni.

La ricerca è stata aiutata dall'uso di sensori di ammoniaca laser a cascata quantica a percorso aperto sviluppati dal gruppo di Zondlo all'interno del Center for Mid-Infrared Technologies for Health and the Environment (MIRTHE) di Princeton. I sensori laser erano più piccoli, più facile da lavorare e più preciso rispetto ai sensori utilizzati in precedenza, ha detto Zondlo. Hanno anche consentito test mobili più efficienti.

In precedenza, i veicoli dovevano essere appositamente attrezzati per la raccolta dei dati. I fori venivano spesso praticati nei corpi dei veicoli per collegare i sensori. Erano necessari anche banchi di attrezzature nel veicolo. Poiché i nuovi sensori sono relativamente piccoli, possono essere montati su un portapacchi sopra il veicolo e quindi collegati a un laptop. Questa è la base per il loro laboratorio mobile di Princeton Atmospheric Chemistry Experiment, un SUV convenzionale dotato di sensori chimici e meteorologici.

"Poiché i sensori sono a bassa potenza (più o meno come una lampadina) e compatti, possiamo distribuirli facilmente su qualsiasi veicolo aggiungendo solo un portasci, " Zondlo ha detto. "I laboratori mobili esistenti richiedono veicoli personalizzati con generatori supplementari e significative modifiche al campionamento. I nostri sensori possono essere inseriti nel bagaglio da stiva e montati in poche ore sul campo."

Questa comodità ha portato alla scoperta quasi immediata quando i dati sono stati raccolti.

"Puoi davvero vedere i pennacchi che escono dai veicoli in tempo reale, " disse Da Pan, un membro del team e studente di dottorato al quarto anno a Princeton. "Quindi in pratica puoi dire se l'auto davanti a te era in cattive condizioni operative. Puoi davvero vedere i pennacchi che ne escono".

Oltre a Zondlo e Pan, autori del saggio, che è stato pubblicato il 29 novembre, 2016, inclusa Denise Mauzerall, professore di ingegneria civile e ambientale e affari pubblici e internazionali presso la Woodrow Wilson School di Princeton; Kang Sun, Lei Tao, David Miller e Levi Golston di Princeton; Roberto Grifone, HW Wallace e Yu Jun Leong della Rice University; M. Melissa Yang del NASA Langley Research Center; Yan Zhang di Nanjing P&Y Environmental Technology Co.; e Tong Zhu dell'Università di Pechino.

Il supporto per il progetto è stato fornito in parte dal Council for International Teaching and Research dell'Università di Princeton con i fondi del Fung Global Forum, National Geographic Air and Water Conservation Fund, la Fondazione Nazionale della Scienza, NASA e Houston Endowment.

Pan ha affermato che la ricerca apre due strade per ulteriori studi:come la vicinanza di ammoniaca e azoto e composti di zolfo nelle emissioni influisce sulla produzione di particolato fine, e come i dati alla fine potrebbero influenzare le normative sulle emissioni dei veicoli. Zondlo sta anche studiando come le osservazioni satellitari dell'ammoniaca possono aiutare a comprendere queste emissioni come parte del team di scienze applicate della salute e della qualità dell'aria della NASA.

Gli sforzi compiuti per ridurre le emissioni di azoto e zolfo sono stati una grande "storia di successo, " Ha detto Zondlo. Ulteriori progressi nel controllo del particolato da parte di queste due specie saranno solo incrementali nel mondo sviluppato.

"Abbiamo tirato queste leve il più possibile, " ha detto Zondlo. "Ma c'è una grande leva che non abbiamo toccato affatto ed è stata l'ammoniaca. E se vogliamo seriamente attaccare il particolato fine e migliorare la qualità dell'aria, dobbiamo iniziare a capire e alla fine a limitare queste emissioni di ammoniaca".