Lo smog dell'inquinamento atmosferico fuori Pechino, Cina, sottolinea la necessità di comprendere meglio le fonti di inquinamento atmosferico per migliorare la gestione e la politica della qualità dell'aria. Credito:Amanda Fiore
La variazione spaziale nelle diverse componenti dell'inquinamento atmosferico aiuta a identificare possibili obiettivi per il controllo dell'inquinamento.
La modellazione delle relazioni spaziali tra i principali tipi di inquinanti atmosferici ha fornito ai ricercatori KAUST nuove informazioni su come si formano in diverse regioni e stagioni, che potrebbero guidare le politiche di gestione dell'inquinamento.
Ogni anno, l'inquinamento atmosferico provoca ictus, malattie polmonari e cardiache, e tumori polmonari, responsabili di milioni di morti in tutto il mondo. Sebbene l'inquinamento atmosferico si presenti in molte forme, il fattore principale sono le particelle più piccole di 2,5 micrometri, o 1/400 di millimetro, che in genere contiene polvere e fuliggine, così come livelli significativi di sostanze chimiche, come solfati e ammonio.
Uno dei principali generatori di particolato da 2,5 micrometri (PM2,5) è una reazione chimica che trasforma zolfo e azoto gassosi, in gran parte provenienti dagli scarichi dei veicoli e dalle emissioni di fabbrica, in solfato più grande e più tossico, molecole di nitrato e ammonio. Poiché più della metà del PM2,5 può essere costituito da queste sostanze chimiche "secondarie", ridurre le emissioni di zolfo e azoto è visto come un modo per abbassare i livelli di inquinamento atmosferico.
Un approccio polinomiale per modellare la relazione tra componenti primarie e secondarie dell'inquinamento atmosferico rivela i driver atmosferici dell'inquinamento atmosferico e i possibili obiettivi per il controllo dell'inquinamento. Riprodotto con il permesso del riferimento uno. Credito:John Wiley
Identificare con precisione dove si verificano le emissioni nocive può essere difficile, soprattutto nelle regioni industrializzate. Gli statistici della KAUST Ying Sun e Wu Wang hanno applicato un sofisticato approccio statistico per trovare più chiaramente i luoghi in cui i fattori di inquinamento atmosferico sono più forti e lo hanno utilizzato per analizzare il modello delle emissioni in Cina.
"Le azioni chimiche del biossido di azoto e del biossido di zolfo con l'ozono e l'ammoniaca contribuiscono a una quota considerevole del PM2,5 totale in Cina, " dice Wang. "La relazione spazialmente variabile tra questi componenti primari e secondari è solitamente modellata stimando un parametro di relazione per ogni posizione. Però, questo è computazionalmente intensivo e produce stime approssimative e distorte che diventano più imprecise ai bordi della mappa. Il nostro metodo utilizza un numero minore di posizioni di ancoraggio e funzioni polinomiali per approssimare i parametri spazialmente variabili, che riduce notevolmente il tempo di calcolo."
I metodi precedenti stimano separatamente i parametri spazialmente variabili per ciascuna posizione e spesso producono distribuzioni estremamente variabili, e quindi, ha offerto una visione limitata dei fattori atmosferici regionali della generazione di inquinamento. Wang e Sun hanno invece derivato funzioni che variano gradualmente in ciascuna posizione di ancoraggio utilizzando il contributo relativo di tutti i punti dati nella regione utilizzando una "penalità" per l'aumento della distanza.
"Il nostro approccio ha trovato aree più calde nella Cina centrale dove l'azoto ha un contributo maggiore al PM2,5 totale in estate, " dice Wang. "Il controllo dell'azoto in tali aree è quindi una strategia fattibile per ridurre il PM2,5 totale. Questo approccio potrebbe essere utile per sviluppare strategie di controllo dell'inquinamento e politiche di salute pubblica".
