L'aria che respiriamo contiene particolato proveniente da una serie di fonti naturali e legate all'uomo. Il particolato è responsabile di migliaia di morti premature negli Stati Uniti ogni anno, ma la legislazione dell'Agenzia per la protezione dell'ambiente degli Stati Uniti (EPA) ha il merito di aver ridotto significativamente questo numero, così come la quantità di particolato nell'atmosfera. Però, l'EPA potrebbe non ottenere tutto il credito che merita:una nuova ricerca del Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale (CEE) del MIT propone che la legislazione dell'EPA potrebbe aver salvato ancora più vite di quanto inizialmente riportato.

"Negli Stati Uniti, il numero di morti premature associate all'esposizione al particolato esterno supera ogni anno il numero di incidenti stradali mortali. Ciò evidenzia il ruolo vitale che l'EPA svolge nel ridurre l'esposizione delle persone che vivono negli Stati Uniti a inquinanti nocivi, "dice Colette Heald, professore associato di CEE e Terra, Scienze dell'atmosfera e planetarie.

Il Clean Air Act del 1970 dell'EPA e gli emendamenti aggiuntivi adottati nel 1990 affrontano gli effetti sulla salute del particolato, in particolare regolando le emissioni di inquinanti atmosferici e promuovendo la ricerca su alternative più pulite. Nel 2011 l'EPA ha annunciato che la normativa era responsabile di una notevole diminuzione del particolato nell'atmosfera, stimando oltre 100, 000 vite salvate ogni anno dal 2000 al 2010. Tuttavia, il rapporto non ha considerato l'aerosol organico, uno dei principali componenti del particolato atmosferico, essere un grande contributore al declino del particolato durante questo periodo. L'aerosol organico viene emesso direttamente dalla combustione di combustibili fossili (ad esempio veicoli), incendio residenziale, e incendi, ma è anche prodotto chimicamente nell'atmosfera dall'ossidazione di idrocarburi sia naturali che antropici.

Il gruppo di ricerca CEE, compreso Heald; Jesse Kroll, un professore associato di CEE e di ingegneria chimica; David Ridley, un ricercatore nella CEE; e Kelsey Ridley SM '15, ha esaminato le misurazioni superficiali dell'aerosol organico in tutti gli Stati Uniti dal 1990 al 2012, creare un quadro completo dell'aerosol organico negli Stati Uniti.

"Il monitoraggio diffuso delle concentrazioni di inquinanti atmosferici negli Stati Uniti ci consente di verificare i cambiamenti della qualità dell'aria nel tempo in risposta alle normative. Il lavoro precedente si è concentrato sul declino del particolato associato agli sforzi per ridurre le piogge acide negli Stati Uniti. Ma per Data, nessuno aveva davvero esplorato la tendenza a lungo termine dell'aerosol organico, " dice Heal.

I ricercatori del MIT hanno riscontrato un calo più drammatico dell'aerosol organico negli Stati Uniti rispetto a quanto riportato in precedenza, che potrebbe spiegare più vite salvate rispetto a quanto previsto dall'EPA. Il loro lavoro ha mostrato che questi cambiamenti sono probabilmente dovuti a cause di origine antropica, o umano, comportamenti. I risultati dei ricercatori sono stati pubblicati in un documento, "Cause e conseguenze della diminuzione dell'aerosol organico atmosferico negli Stati Uniti" nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze la settimana del 25 dicembre.

"Il rapporto EPA ha mostrato un impatto molto grande dal calo del particolato, ma siamo rimasti sorpresi di vedere un piccolissimo cambiamento nella concentrazione di aerosol organico nelle loro stime, " spiega David Ridley. "Le osservazioni suggeriscono che la diminuzione dell'aerosol organico era stata sei volte maggiore di quanto stimato tra il 2000 e il 2010 nel rapporto dell'EPA".

Utilizzando i dati della rete Interagency Monitoring of Protected Visual Environments (IMPROVE), i ricercatori hanno scoperto che l'aerosol organico è diminuito in tutto il paese nelle stagioni invernali ed estive. Questo calo dell'aerosol organico è sorprendente, soprattutto se si considera l'aumento degli incendi. Ma i ricercatori hanno scoperto che, nonostante gli incendi, gli aerosol organici continuano a diminuire.

I ricercatori hanno anche utilizzato le informazioni dell'analisi retrospettiva dell'era moderna della NASA per la ricerca e le applicazioni per analizzare l'impatto di altre influenze naturali sull'aerosol organico, come le precipitazioni e la temperatura, e ha scoperto che il declino si sarebbe verificato nonostante la copertura nuvolosa, piovere, e variazioni di temperatura.

L'assenza di una chiara causa naturale per il declino dell'aerosol organico suggerisce che il declino sia stato il risultato di cause antropiche. Ulteriore, la diminuzione dell'aerosol organico è stata simile alla diminuzione di altri inquinanti atmosferici misurati, come il biossido di azoto e il monossido di carbonio, che si pensa siano anch'essi dovuti alle normative EPA. Anche, le somiglianze nelle tendenze sia nelle aree urbane che in quelle rurali suggeriscono che i cali potrebbero anche essere il risultato di cambiamenti comportamentali derivanti dalle normative EPA.

Sfruttando i dati sulle emissioni di aerosol organico e dei suoi precursori da fonti sia naturali che antropiche, i ricercatori hanno simulato le concentrazioni di aerosol organici dal 1990 al 2012 in un modello. I ricercatori hanno scoperto che più della metà del calo dell'aerosol organico è dovuto a cambiamenti nei comportamenti delle emissioni umane, comprese le emissioni dei veicoli e la combustione di combustibili residenziali e commerciali.

"Vediamo che il modello cattura gran parte della tendenza osservata dell'aerosol organico negli Stati Uniti, e possiamo spiegare molto di questo semplicemente attraverso i cambiamenti nelle emissioni antropiche. È probabile che i cambiamenti nelle emissioni di aerosol organici siano indirettamente guidati dai controlli dell'EPA su diverse specie, come il carbonio nero dalla combustione del carburante e il biossido di azoto dai veicoli, " dice Ridley. "Questo non era proprio qualcosa che l'EPA si aspettava, quindi è un ulteriore vantaggio del Clean Air Act".

Considerando i tassi di mortalità e l'impatto dell'aerosol organico nel tempo, i ricercatori hanno utilizzato un metodo precedentemente stabilito che mette in relazione l'esposizione al particolato con un aumento del rischio di mortalità attraverso diverse malattie come le malattie cardiovascolari o respiratorie. I ricercatori potrebbero così capire la variazione del tasso di mortalità in base alla variazione del particolato. Poiché i ricercatori sapevano quanto aerosol organico c'è nei campioni di particolato, sono stati in grado di determinare quanto i cambiamenti nei livelli di aerosol organici diminuissero la mortalità.

"Ci sono costi e benefici nell'attuazione di regolamenti come quelli del Clean Air Act, ma sembra che stiamo raccogliendo benefici ancora maggiori dalla ridotta mortalità associata al particolato a causa del cambiamento nell'aerosol organico, " Ridley dice. "Ci sono benefici per la salute nel ridurre ulteriormente l'aerosol organico, soprattutto nei luoghi urbani. Come facciamo noi, le fonti naturali contribuiranno in misura maggiore, quindi dobbiamo capire come varieranno anche in futuro".