地球与环境

在减少空气污染方面,COVID-19关闭能教给我们什么?

事实证明,COVID-19对制造业、旅行和相关污染物生产的影响为大气科学家提供了一个意想不到的全球实验机会。比利时皇家空间航空研究所的Jenny Stavrakou博士和Maite Bauwens博士是大气模拟和解释卫星测量的空气污染方面的专家。他们一直在探索covid - 19相关的变化如何影响我们的环境,以及我们未来可能如何利用这一点来改善空气质量。

这里的气氛很复杂。成千上万的化学反应不断发生,新物种不断地进进出出。有些反应是由不同的化学物质相互碰撞引起的。另一些则发生在分子吸收阳光时。

大量不同的反应和可能的反应路线使得模拟这种化学汤非常具有挑战性。不同的大气层是不同类型化学物质的家园,因为并不是所有波长的光都能穿过所有的大气层。不同地区的化学成分也往往不同。

尽管它很复杂,但国际上的科学家正在努力研究我们的大气是如何形成的,因为大气丰富的化学成分直接影响着我们呼吸的空气质量。空气污染、空气中的有害气体和微粒是严重的全球性问题,据信每年在全世界造成约700万人死亡。

fbac / shutterstock.com.

这些空气污染物,二氧化氮(没有2)在对人类健康和环境的影响方面特别有害。高浓度的2它本身会刺激肺部,并加重其他呼吸系统疾病,比如哮喘。没有2也会继续发生反应,形成颗粒物和臭氧——两者都有类似的、有问题的影响。在环境中,没有2导致酸雨,破坏森林和海岸,甚至导致我们城市的建筑倒塌。

没有2本身会刺激肺部,并加重其他呼吸道疾病。

比利时皇家空间航空研究所的珍妮·斯塔夫拉库博士和迈特·鲍文斯博士一直在追踪NO2利用Sentinel-5前兆卫星任务上的对流层监测仪器(Tropospheric Monitoring Instrument, tropoomi)的一种特殊工具,用于全球空气污染的日常监测。他们一直在以极大的兴趣观察NO2为应对与covid - 19相关的人类活动限制,如居家令、旅行禁令和制造业下降,排放已大幅减少。根据他们记录的数据,研究小组正在精确地计算NO的变化模式2排放意味着我们的环境和氛围,以及我们可以学到的内容,以帮助减少未来的空气污染。

没有2来源
一般来说,没有2和相关分子(称为NOx)主要由矿物燃料燃烧而形成。机动车是一个常见的来源,甚至在家里燃烧石油或天然气,如煤气灶,产生NO2.虽然极低的浓度是无害的,但当浓度超过0.1 ppm时就会开始产生负面影响。

在所有空气污染物中,二氧化氮对人类健康尤其有害。
Lemberg向量工作室/ Shutterstock.com

大气的持续循环和混合意味着,即使污染是在局部地区产生的,它最终也会在全球范围内循环。在TROPOMI, Stavrakou博士和Bauwens博士一直专注于NO的日常变化2在城市的水平。而他们发现一氧化氮有所减少2新环境立法旨在最大限度地减少空气污染,最显著的变化来自COVID-19大流行。

研究人员了解到的是,在许多疫情中心,人类活动的减少导致NO2的水平。因此,Stavrakou博士和Bauwens博士可以暂时瞥一眼这个世界,几乎不需要太多的NO2

机会之窗
对环境来说不幸的是,没有2随着经济活动的重启,尤其是在中国和印度,这一水平基本上有所回升。虽然全球经济活动在大流行后仍在一定程度上减少,但这为Stavrakou博士和Bauwens博士提供了独特的数据,以尝试和理解究竟是什么以及如何不同的因素导致了所观察到的NO减少2的水平。在经济活动减少的同时,气象因素也对NO有影响2的水平。

Sentinel-5前体。

通过对NO进行如此广泛的日常测量2,来自TROPOMI的数据可以用来改进大气模型,并有机会看到在NO数量突然减少的情况下,这些模型是否仍然健壮和可靠2全球资源。

在2017年在Sentinel-5卫星上推出的Tropomi不是唯一可以衡量我们大气的乐器。Drs Stavrakou和Bauwens还将其与来自臭氧监测仪器(OMI)的数据进行比较,这是2004年推出的另一颗卫星,并在两个卫星数据集之间发现了出色的一致性。

问题气体
其中一个原因是否定的2整个氮氧化物对于健康而言,氮氧化物是如此有问题,环境对臭氧的影响是它们的影响。有些人担心没有2臭氧可以协同作用,增强它们对呼吸系统的负面影响。在平流层,氮氧化物会破坏臭氧,导致保护我们免受危险的太阳紫外线照射的全球臭氧层变薄。

世界二氧化氮污染水平地图。Antuna / Shutterstock.com

Drs Stavrakou和Bauwens的测量可以充分利用Tropomi的高分辨率功能,使他们能够究竟究竟是哪个地区和地区2排放源自。他们的测量结果显示NO含量减少了50%x在新冠肺炎疫情封锁期间,中国一些城市的碳排放减少了。他们还能将卫星观测数据与当地地表测量数据进行比较。模型首次模拟了世界各地许多地区排放量的空前下降,并揭示了大气系统对大流行造成的排放中断的反应。一般是NO减少的区域x生产也表现出降低的臭氧生产,但随着情况并非如此。令人惊讶的是,在冬季的严重污染的地区,表面臭氧表现出增加响应缺失的增加2污染。这是因为NO之间的关系2臭氧浓度和整体空气质量非常非线性。这表明减少了没有2排放往往不足以解决整个污染问题。NO的还原x在大流行期间的浓度也导致了许多其他化学物种浓度的级联变化,显示了NO的连锁效应是多么广泛和巨大x可能是吧。

平均TROPOMI没有2列于2019年(左)和2020年(右)封锁措施后的头两个月。最后一列显示了绝对列减少了1015molec。厘米-2

空气质量控制
由于封锁发生在不同的时间和不同的严重程度(这可以映射在多少NO2减少排放量减少了大量数据,显示了更小或更大的情况2浓度的降低将影响大气的整体化学成分,以及所有这些成分如何也会受到天气条件的影响。TROPOMI继续测量NOxCovid-19锁定的排放水平提供了一种独特的机会,可以检查人类活动如何影响我们的大气组成,许多城市享受显着降低的污染危害和呼吸刺激较小的时期。现在,问题仍然如何利用这一新知识来告知公共政策,以解决其他公共卫生危机 - 空气污染。

个人反应

你认为COVID-19大流行是否提高了人们对空气污染的认识,以及尽量减少NO的重要性2排放量?

由于锁定导致的空气污染变化吸引了大量的媒体关注和以前所未有的方式动员,大气科学家社区共同努力,分析了观察到的空气污染模式。除了其悲惨的维度外,大流行表明,空气污染问题至关重要,必须紧急地解决。随着清洁空气在许多污染的城市迅速返回,从纽约到德里和北京,大流行就会通过加快实施可持续政策来使我们的城市更加健康,这是一瞥。

本文是在研究团队的批准下创建的。这是一个合作制作,由那些特色的支持,免费援助,全球分发。

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