Ad aprile 2020, poiché il Delaware e gli stati di tutto il paese hanno adottato misure di allontanamento sociale per far fronte alla crisi della salute pubblica causata dal coronavirus (COVID-19), La professoressa dell'Università del Delaware, Cristina Archer, ha ricordato che un gruppo di persone le ha detto che il cielo sembrava più blu del solito.

Questa semplice osservazione ha portato Archer a indagare su una domanda di ricerca importante e complicata:le misure di distanziamento sociale adottate negli Stati Uniti, e il conseguente minor numero di persone che utilizzano vari mezzi di trasporto, causare un miglioramento della qualità dell'aria in tutto il paese?

Sfortunatamente, a differenza di quelli osservati chiari, cieli blu, la risposta è un po' torbida.

"Solo perché la gente è rimasta a casa e solo perché ha guidato di meno, non significava necessariamente che la qualità dell'aria fosse migliore, "disse Archer, professore presso la School of Marine Science and Policy del College of Earth di UD, Oceano e ambiente (CEOE). "Secondo alcuni parametri la qualità dell'aria era migliore, ma da alcuni altri parametri, non era. E in realtà è peggiorato in molti posti".

I risultati dello studio sono stati recentemente pubblicati nel Bollettino di scienza e tecnologia dell'atmosfera . Lo studio è stato condotto da ricercatori dell'UD, Penn State e Columbia University.

Da UD, coautori includono gli studenti di dottorato Maryam Golbazi e Nicolas Al Fahel. Altri coautori dello studio sono Guido Cervone, professore di geografia, e meteorologia e scienze atmosferiche a Penn State, e Carolynne Hultquist, un ex studente di dottorato nel laboratorio di Cervone e ora ricercatore post-dottorato presso l'Earth Institute della Columbia University.

Per valutare la qualità dell'aria, Archer si è concentrato sul biossido di azoto e sul particolato fine, in particolare PM2.5. I due inquinanti sono regolamentati a livello federale e sono inquinanti sia primari che secondari, il che significa che possono essere emessi direttamente nell'atmosfera o indirettamente da reazioni chimiche.

Il biossido di azoto viene emesso durante la combustione del carburante da tutti i veicoli a motore e gli aeroplani mentre il particolato viene emesso dagli aeroplani e, tra i veicoli a motore, principalmente da veicoli diesel, come i camion diesel commerciali pesanti. Entrambi sono emessi anche da centrali elettriche a combustibili fossili, sebbene il particolato sia principalmente emesso dalle centrali elettriche a carbone.

"Il biossido di azoto è un buon indicatore del traffico, "Ha detto Archer. "Abbiamo avuto prove già da alcuni documenti preliminari in Cina che il biossido di azoto era sceso in modo significativo nelle aree della Cina in cui era in atto un blocco".

I ricercatori hanno confrontato le misurazioni di questi due inquinanti nell'aprile 2020 con quelle di aprile nei cinque anni precedenti, dal 2015 al 2019.

Hanno scelto aprile perché praticamente ogni stato aveva in atto una sorta di misura di allontanamento sociale entro il 1 aprile, che ha portato a cambiamenti nello stile di vita.

"Anche negli Stati dove non c'erano così tanti contagi, c'è stato un cambiamento nella mobilità delle persone, " disse Archer.

Per quantificare il distanziamento sociale, i ricercatori hanno utilizzato un indice di mobilità calcolato e distribuito da Descartes Labs, una società di intelligence predittiva che compila grandi set di dati da tutto il mondo. I loro algoritmi hanno tenuto conto della distanza massima percorsa dalle persone in un giorno tracciando la posizione dell'utente più volte al giorno durante l'utilizzo di app selezionate sui propri smartphone.

"Una delle grandi incertezze nel tentativo di prevedere la futura qualità dell'aria è come l'atmosfera risponderà alle minori emissioni di determinati inquinanti, ", ha affermato Cervone. "Il COVID-19 ci ha fornito alcune informazioni sugli effetti della riduzione dei tassi di emissione sull'ambiente. Abbiamo avuto questa situazione unica che ci ha mostrato cosa succede se le persone smettono di guidare".

Inoltre, hanno utilizzato 240 siti di monitoraggio del suolo per misurare il biossido di azoto e 480 per il particolato, così come i dati satellitari dell'Ozone Monitoring Instrument (OMI) della National Aeronautics and Space Administration (NASA) per misurare la colonna troposferica totale, lo strato più basso dell'atmosfera terrestre, di biossido di azoto.

Globale, hanno scoperto che c'erano grandi, diminuzioni statisticamente significative del biossido di azoto al 65% dei siti di monitoraggio, con i dati satellitari OMI della NASA che mostrano un calo medio nel 2020 del 13% su tutto il paese rispetto alla media dei cinque anni precedenti.

Le concentrazioni di particolato, però, non erano significativamente inferiori nel 2020 rispetto agli ultimi cinque anni. Inoltre, era più probabile che fossero più alti che inferiori nell'aprile 2020 rispetto ai cinque anni precedenti.

"Non sorprendentemente, abbiamo riscontrato che la qualità dell'aria è migliorata in termini di biossido di azoto in tutte le stazioni. Quindi non appena la gente ha iniziato a stare a casa, il traffico è stato ridotto e la qualità dell'aria è stata migliore per il biossido di azoto, " disse Archer. "Ma quando abbiamo esaminato il particolato, non c'era quasi nessuna differenza. Non c'è stato alcun miglioramento in media rispetto al particolato e al 24% dei siti, Aprile 2020 è stato peggiore dei cinque anni precedenti per le concentrazioni di particolato".

Golbazi ha fatto eco a questi sentimenti dicendo che i ricercatori "si aspettavano che la riduzione dei trasporti avrebbe ridotto le concentrazioni di biossido di azoto. Tuttavia, i nostri risultati sul PM2,5 sono stati sorprendenti perché abbiamo appreso che questa scala di riduzione della mobilità umana non ha realmente ridotto le concentrazioni di PM2,5".

Questo è significativo perché mentre il biossido di azoto è un precursore di altri inquinanti, come la formazione di ozono troposferico e la formazione di acido nitrico nelle piogge acide, che alla fine porterà a impatti negativi sulla salute umana, il particolato è pericoloso di per sé.

Il particolato fine è un inquinante atmosferico costituito da particelle microscopiche che rappresentano un grande rischio per la salute umana perché possono penetrare direttamente nei polmoni umani, il flusso sanguigno e persino il cuore.

Archer ha detto che stanno lavorando su un'ipotesi sul motivo per cui il particolato potrebbe essere stato elevato mentre il biossido di azoto è diminuito.

Una possibile spiegazione è che il particolato viene emesso dai veicoli diesel, che gestiscono la maggior parte delle consegne della nazione. Mentre il traffico per quanto riguarda le autovetture alimentate a benzina è diminuito ad aprile, i camion diesel e il traffico merci regolare non sono cambiati in modo significativo.

Inoltre, più particolato viene emesso quando gli individui usano il calore per riscaldare le loro case personali rispetto agli spazi degli uffici.

"Nell'ufficio, è molto improbabile che tu abbia una stufa o un caminetto, mentre a casa sei tu, " ha detto Archer. "E nell'aprile 2020, anche se in molti stati è già la bella stagione, nel Nordest, abbiamo avuto un aprile incredibilmente freddo. Quindi il particolato sta probabilmente rispondendo a quei cambiamenti nel riscaldamento residenziale così come alla normalità o addirittura al di sopra della normalità del traffico merci e dei veicoli diesel".

Archer ha detto che i prossimi passi nella ricerca sono di eseguire più studi per confermare la loro ipotesi. Inoltre, il lavoro sarà presentato al prossimo incontro autunnale dell'American Geophysical Union.

Quanto a quelli luminosi, giornate di sole osservate in Delaware all'inizio della chiusura ad aprile, Archer ha detto che probabilmente era solo una questione di percezione.

"La gente mi diceva, 'Mi sembra che i cieli siano più blu, ' ma non lo erano, "Ha detto. "Probabilmente è stata una coincidenza che ci siano state alcune giornate di sole e limpide. Nel Delaware, in realtà, i nostri cieli erano più inquinati nell'aprile 2020 a causa di concentrazioni di particolato superiori alla media".