Spaliny samochodowe od lat uchodzą za jedno z głównych źródeł zanieczyszczenia powietrza w miastach. Nowe badanie pokazuje jednak, że latem równie dużą, a nawet większą rolę mogą odgrywać produkty używane w domach i firmach: perfumy, balsamy, środki czystości czy farby. Podczas pomiarów na jednym z nowojorskich przedmieść odpowiadały one za około 40 procent emisji lotnych związków organicznych, podczas gdy udział ruchu drogowego wynosił 31 procent.
Zimą kolejność się odwraca. W niższych temperaturach emisje związane z produktami chemicznymi wyraźnie spadają, a samochody ponownie stają się największym źródłem badanych zanieczyszczeń. Wyniki, opublikowane w czasopiśmie „Science Advances”, wskazują, że działania na rzecz poprawy jakości powietrza powinny uwzględniać nie tylko spaliny, lecz także wpływ temperatury na inne źródła emisji.
Lotne związki organiczne mają znaczenie, ponieważ pod wpływem światła słonecznego uczestniczą w reakcjach prowadzących do powstawania ozonu przy powierzchni ziemi, główny składnik smogu, oraz drobnych cząstek pyłu. Oba te zanieczyszczenia wiążą się z problemami układu oddechowego i sercowo-naczyniowego. Ciepło przyspiesza parowanie substancji zawartych w codziennych produktach, a także zwiększa uwalnianie niektórych związków przez rośliny i materiały budowlane.
Odczyty wskazują na około dwukrotny wzrost zanieczyszczenia powietrza w lecie
Zespół naukowców z Colorado State University, University of Minnesota i innych instytucji prowadził badania w Mineoli w stanie Nowy Jork, około 27 kilometrów od Nowego Jorku. To gęsto zaludnione przedmieście, na którym znajdują się domy, restauracje i ważna droga szybkiego ruchu.
Aparaturę zamontowano na wieży telekomunikacyjnej, na wysokości około 33 i 60 metrów. Pozwalała ona mierzyć przepływ gazów między zabudowanym terenem a atmosferą — zarówno ich uwalnianie, jak i pochłanianie. Pomiary trwały około miesiąca latem 2023 roku oraz 20 dni zimą 2024 roku.
Takie podejście pozwoliło uzyskać pełniejszy obraz niż samo badanie stężenia substancji w powietrzu. Na stężenie wpływają bowiem wiatr i reakcje chemiczne zachodzące już po uwolnieniu gazów. W rezultacie jego wzrost lub spadek nie musi oznaczać podobnej zmiany emisji.
Latem łączna emisja była ponad dwukrotnie większa niż zimą. Jeszcze wyraźniej wzrósł potencjał uwalnianych związków do tworzenia ozonu i drobnych cząstek pyłu. W cieplejszej porze roku aparatura wykryła 126 różnych gazów, a zimą — 50.
W obu sezonach największy udział miał etanol, który może pochodzić między innymi z produktów chemicznych, gotowania i ruchu drogowego. Stanowił 22 procent badanych emisji latem i 28 procent zimą.
Perfumy, farby i rozgrzane budynki
Aby ustalić źródła zanieczyszczeń, naukowcy analizowali skład chemiczny gazów, pory występowania emisji oraz kierunek wiatru. Wyodrębnili pięć grup źródeł.
Największy łączny udział latem miały produkty chemiczne. Były to zarówno kosmetyki, środki czystości i farby używane na całym badanym obszarze, jak i substancje związane z działalnością konkretnych firm, między innymi warsztatów samochodowych oraz przedsiębiorstw zajmujących się pielęgnacją terenów zielonych.
Na drugim miejscu znalazł się ruch drogowy. Emisje osiągały najwyższe wartości około godziny 8 rano i 5 po południu, czyli w czasie dojazdów do pracy i powrotów do domu. W weekendy były mniej więcej o połowę niższe, co wskazuje, że okoliczne drogi służą przede wszystkim codziennym dojazdom.
Rośliny i budynki odpowiadały łącznie za 23 procent letnich emisji. W tej grupie znalazły się także związki uwalniane z materiałów budowlanych, takich jak drewno, których rozkład przyspiesza w wysokiej temperaturze, na przykład na rozgrzanych poddaszach. Kolejne 6 procent pochodziło z przygotowywania posiłków w restauracjach.
Wpływ upałów był szczególnie widoczny w przypadku produktów chemicznych używanych na rozproszonym obszarze. Ich emisje rosły wraz z temperaturą, a zależność była silniejsza nad nawierzchniami utwardzonymi i dachami niż nad trawnikami i drzewami.
Podobne obserwacje pochodzą z innych miast. W osobnym badaniu przeprowadzonym w Pekinie produkty chemiczne odpowiadały za około połowę zmierzonych emisji gazów, a pojazdy za 24 procent. Z kolei wcześniejsze badanie w Los Angeles wykazało, że źródła wrażliwe na temperaturę, głównie rośliny, odpowiadały za około 60 procent letniego potencjału badanych gazów do tworzenia ozonu i cząstek pyłu.
Zimą zmieniają się proporcje
W chłodniejszych miesiącach emisje zależne od temperatury spadły na tyle, że ruch drogowy odpowiadał już za około połowę całości. Emisje z samochodów były tylko o około jedną czwartą niższe niż latem. Tymczasem łączny udział produktów chemicznych, roślin i budynków zmniejszył się z 63 do 40 procent.
Zimą nie wykrywano też charakterystycznych gazów związanych ze smażeniem w restauracjach. Emisje pochodzące z gotowania posiłków osiągały natomiast szczyty w południe i wieczorem, co bardziej odpowiadało aktywności domowych kuchni.
Sezonowe różnice ujawniły niedokładności w federalnej bazie służącej do szacowania emisji z poszczególnych źródeł. Ponieważ obejmuje ona jedynie źródła związane z działalnością człowieka, naukowcy wyłączyli z porównania emisje pochodzące z roślin.
Według danych w bazie różnica między sezonami wynosiła zaledwie około 4 procent. Pomiary pokazały jednak, że emisje związane z działalnością człowieka spadły zimą o ponad jedną trzecią. W rezultacie baza zawyżała ich zimowy poziom około 2,5-krotnie.
Szczególnie duże rozbieżności dotyczyły restauracji - szacunki emisji związanych z gotowaniem były nawet 9,1 razy wyższe od wyników pomiarów. Jedną z możliwych przyczyn jest obliczanie ich na podstawie liczby mieszkańców zamiast liczby lokali gastronomicznych. Znaczenie może mieć także menu. W innym badaniu smażenie tofu uwalniało trzy–cztery razy więcej etanolu niż smażenie kurczaka. Emisje z ruchu drogowego były natomiast w federalnej bazie około trzykrotnie niedoszacowane w obu sezonach.
Wyniki sugerują, że programy poprawy jakości powietrza skupione wyłącznie na spalinach pomijają istotną część letnich źródeł zanieczyszczeń. Zawyżanie emisji pochodzących z restauracji może sprawiać, że korzyści z instalowania filtrów w ich systemach wentylacyjnych wydają się większe, niż są w rzeczywistości. Z kolei nieuwzględnianie wpływu upałów na emisje może prowadzić do niedoceniania roli miejskiej zieleni, która pomaga ograniczać nagrzewanie otoczenia”.
Jeśli lata będą coraz gorętsze, uwzględnianie wpływu temperatury na emisje może nabierać znaczenia, szczególnie podczas fal upałów. Ograniczanie zanieczyszczeń z transportu pozostaje ważne, ale do poprawy jakości powietrza potrzebny jest pełniejszy obraz tego, co trafia do atmosfery z domów, firm i otaczającej je przestrzeni.
