Los Angeles Smog: Hogere dan verwachte ammoniumnitraatniveaus Ontdekt
Nieuwe onderzoeksresultaten benadrukken de luchtvervuiling in Los Angeles
De regio Los Angeles heeft een van de meest vervuilde lucht in de Verenigde Staten en voldoet al meer dan een decennium niet aan de normen die zijn vastgesteld door de Environmental Protection Agency. Onderzoekers van Caltech hebben nu de niveaus van een component van smog, genaamd ammoniumnitraat, gekwantificeerd. Dit molecuul was berucht moeilijk te meten, en de onderzoekers hebben ontdekt dat er veel meer van is dan eerder berekend, vooral op de meest vervuilde dagen.
De bevindingen onderstrepen de noodzaak van voortdurende vermindering van de uitstoot van fossiele brandstoffen afkomstig van auto’s, vrachtwagens en andere industriële processen, die de voorlopers van ammoniumnitraat, de stikstofoxiden (NOx), produceren. Het onderzoek werd uitgevoerd in de laboratoria van Paul Wennberg en Richard Flagan aan Caltech.
Een paper die het onderzoek beschrijft, geleid door voormalig afgestudeerde student Ryan X. Ward, Ph.D., nu postdoc aan de Columbia University, verschijnt in het tijdschrift Science Advances. De overleden Caltech-professor Arie Haagen-Smit legde in de jaren vijftig de link tussen luchtvervuiling en auto-uitlaatgassen. Sindsdien heeft de regio Los Angeles aanzienlijke vooruitgang geboekt in het verminderen van aerosolen die smog veroorzaken, door maatregelen zoals het verbieden van zwavel in brandstoffen en het verplicht stellen van katalysatoren die NOx uit voertuiguitlaten verwijderen. Desondanks zijn er dagen waarop smog de zichtbaarheid tot slechts enkele mijlen beperkt.
Ryan Ward merkt op: “In veel opzichten hercontextualiseren we de decennia aan werk dat Caltech heeft verricht op het gebied van atmosferische chemie sinds Haagen-Smit. Door nieuwe technieken toe te passen op een probleem dat al decennia bestaat, zien we hoe persistent de anorganische aerosol-smog in LA is. Ondanks significante verminderingen van de NOx-uitstoot hebben we nog werk te doen.”
Ammoniumnitraat is moeilijk te meten met traditionele sensoren; door de gevoeligheid voor temperatuur en druk kan het verdampen bij bemonstering. In 2023 begonnen Caltech-onderzoekers met de werking van de Pico Rivera-locatie van het Atmospheric Science and Chemistry mEasurement NeTwork (ASCENT), een verzameling wetenschappelijke instrumenten in het hele land die de luchtkwaliteit meten.
ASCENT, beheerd door Nga Lee (Sally) Ng, Ph.D., van het Georgia Institute of Technology, is ontworpen om continu fijnstof in de lucht te monitoren en zo een completer beeld te krijgen van de veranderende chemische samenstelling en fysische eigenschappen van deze aerosolen. Met ASCENT hebben Ward en zijn collega’s hoge niveaus van ammoniumnitraat in de lucht gemeten. Dit chemische product ontstaat nadat NOx-moleculen worden omgezet in salpeterzuur, dat in aanwezigheid van ammoniak ammoniumnitraat creëert. Hoewel de NOx-niveaus zijn gedaald, veronderstellen de onderzoekers dat een complex chemisch proces met verhoogde nachtelijke ozonniveaus leidt tot de aanhoudend hoge niveaus van ammoniumnitraat.
De aerosolen die smog vormen, kunnen worden gecategoriseerd als organisch of anorganisch. Organische aerosolen zijn moeilijk te verminderen omdat ze uit talloze bronnen komen, maar de bronnen van een anorganisch molecuul zoals ammoniumnitraat – NOx-verbrandende fossiele brandstoffen – zijn eenvoudiger te adresseren. Dit werk benadrukt het belang van het aandrijven van auto’s, vrachtwagens en gasgestookte apparaten zoals grasmaaiers met elektriciteit en het continu monitoren van de luchtkwaliteit met sensoren die de volledige chemische samenstelling van de aerosolen kunnen vastleggen.
Paul Wennberg voegt toe: “Metingen zoals de luchtkwaliteitsindex, of AQI, vertellen je niet de samenstelling van de smog, waar het uit bestaat. Het is belangrijk voor ons om de chemische samenstelling van de lucht te begrijpen. Nu we weten wat een belangrijk component van ammoniumnitraat is, kunnen we specifieke strategieën ontwikkelen om het te verminderen.”
