Cientistas descobriram novas fontes de poluição do ar usando “sentinelas itinerantes”

No Vale do Lago Salgado, carros equipados com ferramentas avançadas de medição da qualidade do ar, semelhantes aos veículos do Google Street View, percorreram bairros para coletar dados altamente detalhados sobre a qualidade do ar. Esta amostragem abrangente revelou variações distintas nos níveis de poluição em diferentes áreas locais. Além disso, uma nova técnica de modelagem atmosférica foi desenvolvida para identificar com precisão as fontes dessas emissões de poluição.

Em 2019, uma equipa de cientistas atmosféricos da Universidade de Utah, em colaboração com o Fundo de Defesa Ambiental e outros parceiros, introduziu uma abordagem inovadora para a monitorização da qualidade do ar no Vale do Lago Salgado. Eles equiparam dois carros do Google Street View para funcionarem como detectores móveis de poluição do ar, capazes de identificar pontos críticos de poluição hiperlocais.

Nos meses seguintes, John Lin, professor de ciências atmosféricas na Universidade, desenvolveu uma técnica de modelagem inovadora. Este método combinou modelagem de padrões de vento e análise estatística para rastrear os poluentes até suas fontes exatas. Esta técnica proporcionou um nível de detalhe no rastreamento da poluição que ultrapassou os métodos mais amplos e menos precisos de monitoramento tradicional da qualidade do ar, que normalmente avaliava a qualidade do ar em áreas urbanas inteiras.

Em um estudo liderado pela U e pelo Fundo de Defesa Ambiental (EFD) que foi publicado recentemente na revista Ambiente Atmosféricoos resultados chegaram.

“Com veículos móveis, você pode literalmente enviá-los para qualquer lugar onde possam dirigir para mapear a poluição, incluindo fontes que estão fora da estrada que o monitoramento anterior não percebeu”, disse Lin, que também atua como diretor associado do Wilkes Center for Climate Science & Política. “Acho que a ideia da sentinela itinerante seria bastante viável para muitas cidades.”

Os pesquisadores carregaram os veículos com instrumentação de qualidade do ar e orientaram os motoristas a vasculhar os bairros rua por rua, coletando uma amostra de ar por segundo para criar um enorme conjunto de dados de concentrações de poluentes atmosféricos no Vale do Lago Salgado de maio de 2019 a março de 2020. As observações renderam o mapa de maior resolução de pontos críticos de poluição em escalas precisas – os dados capturaram a variabilidade em um raio de 200 metros, ou cerca de dois campos de futebol.

“A grande conclusão é que há muita variabilidade espacial da poluição do ar de uma extremidade a outra de um quarteirão. Pode haver grandes diferenças no que as pessoas respiram, e essa escala não é capturada pelos monitores regulatórios típicos e pela política que a EPA dos EUA usa para controlar a poluição do ar”, disse Tammy Thompson, cientista sênior de qualidade do ar da EDF e coautora. do estudo.

Os padrões de qualidade do ar foram os esperados, com maior poluição em torno das áreas de tráfego e industriais. Os poluentes eram mais elevados em bairros com rendimentos médios mais baixos e com uma percentagem mais elevada de residentes negros, confirmando uma questão bem conhecida de justiça ambiental. Este padrão tem o seu legado nas políticas de redlining de um século atrás, quando a Homeowner’s Loan Corp. criou mapas que delineavam bairros “perigosos” em tinta vermelha. Os bairros marcados com linhas vermelhas muitas vezes apresentavam má qualidade do ar devido às atividades industriais que existiam ao lado dos residentes, que muitas vezes eram pessoas de cor. Os planejadores urbanos exacerbaram as questões ambientais ao usar os mapas como justificativa para construir rodovias e permitir empresas industriais nas chamadas áreas perigosas.

“A qualidade do ar não é uma questão nova. Já existe há décadas e décadas e provavelmente era muito pior naquela época”, disse Lin. “O corredor I-15 segue esses bairros marcados. E, infelizmente, há muitas pesquisas que apoiam o fato de que os bairros com linhas vermelhas, de 80 anos atrás, ainda são importantes. Aqueles que estão nos bairros ainda enfrentam problemas de qualidade do ar. O legado da discriminação racial ainda existe porque tendem a ser bairros subinvestidos.”

Uma visão da poluição atmosférica ao nível da rua

A instrumentação de nível de pesquisa instalada nos carros do Google Street View mediu o ar ambiente bombeado do ambiente e distinguiu assinaturas químicas dos principais poluentes atmosféricos, incluindo óxidos nitrosos (NOx) emitidos por automóveis, caminhões, veículos não rodoviários e usinas de energia; carbono negro (BC) proveniente da combustão incompleta de veículos rodoviários e off-road a diesel e fornos industriais; material particulado fino (PM_2,5) de poeira ou cinza; e metano, principalmente proveniente do aterro. Os pesquisadores orientaram os motoristas a coletar amostras de ar de 26 bairros, desde as áreas industrializadas de North Salt Lake até áreas residenciais ao sul, como Cottonwood Heights e West Jordan. Os pesquisadores escolheram bairros que representavam dados demográficos contrastantes em todo o vale, inclusive em proporção de residentes negros, renda média variando de 34 mil a 100 mil ou mais e áreas dominadas por edifícios industriais ou residenciais.

A maioria dos poluentes apresentou um padrão forte que reforçou o que já sabemos – NOx, PM_2,5AC e CO₂ os níveis foram elevados ao longo das rodovias no vale. As áreas com níveis elevados de um poluente eram provavelmente ricas em outros poluentes, quer provenientes de uma única fonte, emitindo múltiplos poluentes, quer de fontes sobrepostas.

“É meio chato dizer: ‘Bem, há poluição nas estradas.’ Todo mundo sabe disso. Certo? Então, queríamos usar os dados para encontrar as fontes fora da estrada”, disse Lin.

Os autores testaram o novo método de modelagem atmosférica de Lin com dois estudos de caso de fontes de poluição bem conhecidas – uma grande fonte de metano de aterro sanitário e uma conhecida PM de pedreira._2,5 fonte.

Eles então aplicaram o modelo para analisar uma área anteriormente desconhecida de PM elevado_2,5localizado em uma área industrial ao sul do aeroporto de Salt Lake City.

Próximos passos

Os autores esperam que outros locais utilizem o novo método para identificar fontes de pontos críticos de poluição para tornar as suas cidades mais seguras, incluindo a identificação de fontes temporárias, como fugas de gás, e fontes permanentes, como fontes industriais. Sentinelas itinerantes poderiam ajudar os decisores políticos a promulgar regulamentos e a utilizar recursos de forma mais eficaz para mitigar os danos aos seus cidadãos.

Os autores esperam utilizar o modelo atmosférico para projetos como o Air Tracker, uma ferramenta inédita baseada na web que ajuda os usuários a encontrar a provável fonte de poluição do ar em seus bairros. Executado em modelos científicos confiáveis ​​​​em tempo real e acoplado à poluição do ar e dados meteorológicos e desenvolvido em parceria com a U, EDF e o CREATE Lab da Carnegie Mellon University, o Air Tracker ajuda os usuários a aprender mais sobre o ar que respiram, incluindo concentrações de poluição e suas fontes potenciais. O Air Tracker está ativo em Salt Lake City Valley e será implementado em mais locais em todo o país nos próximos meses.

“Há muitos aspectos importantes de justiça ambiental neste trabalho”, disse Thompson, da EDF. “Precisamos ser capazes de compreender como é a poluição atmosférica média em diferentes comunidades e, então, compreender por que existe variabilidade e por que existem pontos críticos e, portanto, o que podemos fazer a respeito. É muito, muito importante à medida que aprendemos cada vez mais sobre a desigualdade na poluição do ar e o que respiramos em todo o país.”

A pesquisa utilizou recursos do Centro de Computação de Alto Desempenho dos EUA para calcular a distribuição espacial da poluição e desenvolver a metodologia para localização de fontes de emissão.

Outros autores do artigo são Ben Fasoli, do Departamento de Ciências Atmosféricas dos EUA, Logan Mitchell, da Utah Clean Energy, Ryan Bares, do Departamento de Qualidade Ambiental de Utah, Francesca Hopkins, do Departamento de Ciências Ambientais da Universidade da Califórnia, Riverside, e Ramón. Alvarez, do Fundo de Defesa Ambiental.

O estudo foi financiado pelo Fundo de Defesa Ambiental.