Georgia Tech’teki araştırmacılar, 1990’daki Temiz Hava Yasası değişikliklerinin yürürlüğe girmesinden bu yana kükürt dioksit (SO₂) emisyon azaltımlarından gelen uzun vadeli etkiyi incelemek için sülfat aerosollerinin mevsimsel farklılıklarını analiz ettiler.
Dünya Okulu ve Atmosfer Bilimleri Profesörü Yuhang Wang ve ekibi, kış ve yaz aylarında New York’tan Orta Batı’dan – yirmi yılı aşkın bir süredir ABD’nin güneydoğu bölgelerinde (2004-2023) So₂ ve sülfat konsantrasyonlarını etkileyen faktörleri inceledi. Ekip ayrıca 2050 yılına kadar mevsimsel kalıpları projelendirmeye bir topluluk makinesi öğrenme yaklaşımı geliştirdi.
Doktora ile birlikte yazan Wang, “Elektrikli santraller, özellikle kömür ve petrol yakanlar, bu bölgelerde önemli bir so-emisyon kaynağıdır” diyor. Öğrenciler Fanghe Zhao ve Shengjun Xi, yakın zamanda yayınlanan çalışma Çevre Bilimi ve Teknoloji Mektupları.
Atmosferik kimyada mevsimsel farklılıklar
ABD’de atmosferdeki kimya mevsimler arasında değişiyor. Yaz aylarında, geniş güneş ışığından gelen güneş radyasyonu, atmosferde hidrojen peroksit (H₂O₂) üreten oksidan reaksiyonları aktive eder. H₂o₂ arzı yayılan hava kirliliği miktarı ile belirlenir ve bir kez atmosferde, h₂o₂ sulu fazda sülfat aerosollerine hızlı bir şekilde oksitlenebilir.
So₂ oksidasyonundan sülfat aerosolleri, çapı 2.5 mikrometreden daha az partikül maddenin oluşumuna katkıda bulunur (PM2.5). Partikül sülfat, hava kirliliği, asit yağmur, dolaşım ve solunum sorunları dahil olmak üzere önemli çevre ve halk sağlığı riskleri oluşturmaktadır.
Wang, “Yaz aylarında H₂o₂ arzı kışın sekiz kat daha fazladır – büyük bir fark – sülfat konsantrasyonlarının yaz aylarında genellikle daha yüksek olduğu ve SO₂ emisyonlarında bir azalma sülfat konsantrasyonlarında orantılı bir azalmaya yol açıyor.” “So₂ emisyonları kışın mevcut H₂o₂ arzını aştığında, sülfat seviyelerinin sülfat seviyelerinin So₂ emisyonlarından daha yavaş düşmesine neden olan bir ‘kimyasal sönümleme’ etkisi nedeniyle sülfat konsantrasyonlarındaki azalma çok daha küçük olabilir.”
Mevsimsel sülfat seviyeleri arasındaki eşitsizlikleri daraltmak
Çalışmanın iki yıllık gözlemleri, kış ve yaz aylarında SO₂ emisyonlarının ve sülfat konsantrasyonlarının azaltılmasında farklı paternler ortaya çıkarmıştır.
So₂ emisyonları her iki mevsimde de zaman içinde önemli ölçüde azalırken – esas olarak temiz hava eyleminden ve kömürden doğal gaza geçişten daha fazla enerji santrali – sülfat konsantrasyonlarının azaltılması başlangıçta büyük mevsimsel farklılıklar göstermiştir. Bununla birlikte, son on yılda, kış ve yaz sülfat seviyeleri arasındaki eşitsizlik, emisyonlar azaldıkça daralmıştır.
Wang’a göre, sülfatın mevsimsel eşitsizliğine, zaman içinde kışın kimyasal rejimlerin değişmesinden kaynaklandı. Her ne kadar daha düşük h₂o₂ arzı kışın sabit kalsa da, bu nedenle kış emisyonları 2004’ten 2013’e kadar daha yüksekti, daha sonra 2013’ten sonra H₂o₂ seviyesinin altına düştü – parite yaz aylarında azalmış So₂ emisyonları seviyeleriyle karşılaştı.
“Bu atmosferik kimyanın bu karmaşıklığına sahip olduğunuzda, kışın doğrusal olmayan bir etki olduğunda-So₂ emisyonları azaldıkça, sülfat aerosol üretim etkinliği 2013’e kadar arttı, daha sonra bugün itibaren düzleşti. Sülfat aerosollerindeki azalma, başlangıçta emisyonlardaki azalmanın gerisinde kaldı, ancak nihayetinde sürekli hava kalitesi çabalarının sonucu olarak yakalandı.” “Tersine, yaz aylarında basit, doğrusal bir etki var – daha fazla emisyon, atmosferdeki daha fazla sülfat aerosolleri – ve birini azaltırsanız, diğeri aynı oranda azalır.”
Onlarca yıl süren tam etki
Şu andan itibaren, araştırmacıların makine öğrenme projeksiyonları, şu anda yaklaşık%20 olan kış ve yaz sülfat seviyelerinde sürekli bir azalmayı göstermektedir, çünkü emisyon kontrolleri mevsimlerde karşılaştırılabilir etkinlik elde etmektedir.
“Şimdi Temiz Hava Yasası’ndan tam etkiyi görüyoruz,” diye bitiriyor Wang, “ve ülkenin kirliliği azaltma çabası hava kalitesi ve sağlık sonuçlarını iyileştirmenin anahtarıdır.”
