Новое исследование показывает, как загрязнение воздуха в Чикаго варьируется в зависимости от района

Если вы живете вдоль одной из крупных межштатных автомагистралей, проходящих через Чикаго, или непосредственно рядом с озером Мичиган, вы регулярно подвергаетесь более высокому уровню загрязнения воздуха, чем остальная часть города, как показало новое исследование Северо-Западного университета.

Ученые-геологи Северо-Западного университета разработали высокодетальное моделирование загрязнения воздуха для региона южного озера Мичиган. Это моделирование впервые позволило получить оценки качества воздуха в масштабе отдельных районов Чикаго, объединив данные о выбросах высокого разрешения с метеорологическими и моделями химического переноса. Оно показывает, как воздух и химические вещества взаимодействуют и перемещаются во времени и пространстве по городу и прилегающим территориям. Этот подход не только демонстрирует, где образуются различные загрязнители, но и как они распространяются, взаимодействуют с другими газами и солнечным светом в атмосфере и меняются в зависимости от сезона.

Используя новую модель, исследователи обнаружили, что бремя загрязнения воздуха распределено между сообществами Чикаго неравномерно. Модель отслеживала три основных опасных для здоровья загрязнителя: диоксид азота (NO₂), мелкодисперсные частицы (PM2.5, сажа, пыль, дым) и озон. Оказалось, что в районах вдоль магистралей I-290, I-90 и I-94 концентрация диоксида азота и взвешенных частиц в два раза выше, чем в наименее загрязненных районах города. Районы, непосредственно прилегающие к озеру Мичиган, испытывают большее загрязнение приземным озоном.

Предоставляя детальную, поквартальную оценку загрязнения воздуха во всем регионе, исследователи стремятся помочь лицам, принимающим решения, найти решения (такие как электрификация общественного транспорта или создание большего количества зеленых зон) для конкретных районов, которые в них больше всего нуждаются.

«Точная характеристика качества воздуха действительно важна, потому что оно влияет на физическое и психическое здоровье людей», — сказал старший автор исследования Дэниел Хортон. «Плохое качество воздуха оказывает глубокое влияние на качество жизни и, в конечном счете, может привести к преждевременной смерти. Поэтому понимание того, где качество воздуха плохое, критически важно, особенно учитывая, что исторически и несправедливо бремя плохого качества воздуха несли неблагополучные и маргинализированные сообщества».

«Когда мы изучаем загрязнение и его воздействие, недостаточно просто смотреть на источники выбросов», — добавила ведущий автор исследования Анастасия Монтгомери. «Нам необходимо учитывать химию, климатологию и погодные условия в районе. Мы можем использовать это моделирование, чтобы лучше понять неоднородность загрязнения по всему городу, что в конечном итоге может привести к более обоснованным и справедливым политическим решениям».

Для заполнения пробелов в данных, оставляемых сетью мониторинга Агентства по охране окружающей среды США (EPA) и спутниками, Хортон, Монтгомери и их команда использовали новый набор данных о выбросах и модель, основанную на физике и химии. Полученная модель может имитировать загрязнение воздуха с почасовой детализацией для пространственных блоков размером 1,3 км.

Среди своих выводов исследователи отметили, что озон наиболее высок над озером Мичиган (включая прибрежные сообщества) и в сельских районах. После того как автомобили с двигателями внутреннего сгорания выбрасывают оксиды азота (NO_x), воздушные потоки уносят загрязнители от города. NO_x подвергается воздействию солнечного света и реагирует с другими химическими веществами, образуя озон. Уровни озона особенно высоки в теплые месяцы, когда солнечного света больше; зимой концентрации сокращаются вдвое.

Исследователи также обнаружили, что уровни NO_x и взвешенных частиц наиболее высоки вдоль автомагистралей — независимо от сезона или погоды. Даже когда остальная часть города переживает день с высоким загрязнением, уровень вдоль магистралей остается стабильно выше, чем в других районах.