Als der Mauna Loa Ende November 2022 zum ersten Mal seit 1984 ausbrach, produzierten die Emissionen Nebel oder vulkanischen Smog. Vog – eine Mischung aus Asche, Schwefeldioxid und anderen Gasen – kann Atembeschwerden, Kopfschmerzen, Halsschmerzen, tränende Augen und mehr bei Menschen verursachen, die in der Nähe und/oder in Windrichtung der Wogfahne leben.
Laut einer neuen Studie eines Expertenteams des Department of Economics der University of Hawaiʻi in Mānoa, der UH Economic Research Organization (UHERO) und des University College London wird geschätzt, dass VOG nachteilige Auswirkungen auf die Testergebnisse von Studenten hat.
Diese Auswirkungen sind besonders ausgeprägt für die ärmsten Schüler, die stärkere Auswirkungen erfahren als die für besser gestellte Schüler. Darüber hinaus sind diese Auswirkungen in Gebieten mit höheren Basiswerten der Verschmutzung wie der Insel Süd-Hawaiʻi am größten.
Eine wichtige Erkenntnis der Studie ist, dass schlechte Luftqualität die Lernergebnisse benachteiligter Schüler beeinträchtigen und somit die wirtschaftliche Ungleichheit verschärfen kann. Jüngste Arbeiten der UH-Ökonomen Timothy Halliday und John Lynham haben auch gezeigt, dass Vog aufgrund von respiratorischen Gründen zu einem starken Anstieg der Besuche in der Notaufnahme führt.
Datenquellen
Die Autoren nutzten die Zählung der Testergebnisse von Schülern öffentlicher Schulen in Hawaii für das Smarter Balanced Assessment (SBA) – ein obligatorischer jährlicher Test der Mathematik- und Englischkenntnisse, der erstellt wurde, um die College- und Berufsreife für Schüler des Bildungsministeriums in den Klassen 3 bis 8 zu messen 11 – von 2015–2018, bereitgestellt von Hawaiʻi P-20.
Innerhalb der Stichprobe galt etwa die Hälfte der Schüler als wirtschaftlich benachteiligt und etwa 6 % erhielten englischsprachige Dienste. Darüber hinaus identifizierten sich 24 % der Schüler als gebürtige Hawaiianer, 24 % Filipinos, 18 % Weiße, 16 % Asiaten (Nicht-Philippinen), 9 % Pazifikinsulaner und 8 % einer anderen ethnischen Zugehörigkeit. Insgesamt bestand die Stichprobe aus mehr als 150.000 einzelnen Personen an 260 Schulen.
Ihre Luftqualitätsdaten wurden vom Gesundheitsministerium (DOH) des Bundesstaates Hawaii bereitgestellt. Die Autoren untersuchten Partikel (insbesondere PM2,5, bei denen es sich um feine, einatembare Partikel mit Durchmessern von im Allgemeinen 2,5 Mikrometer und weniger handelt) und Schwefeldioxid (giftiges Gas, das auf natürliche Weise durch vulkanische Aktivität freigesetzt wird), um die Verschmutzungsgrade zu messen. Die DOH-Daten zu Partikelwerten wurden über ihre Verschmutzungsüberwachungsstationen gesammelt, die sich über zahlreiche Standorte im ganzen Bundesstaat erstrecken.
Unter Verwendung von Windvariations- und Verschmutzungsmessungen von den DOH-Überwachungsstationen prognostizierten die Autoren die Feinstaub- und Schwefeldioxidkonzentrationen an einer bestimmten Schule unter Verwendung von Techniken aus den Geowissenschaften. Die Forscher verwendeten dann diese vorhergesagten Messungen der Luftpartikel und der SBA-Werte, um die Auswirkung der Partikelverschmutzung auf die Testergebnisse abzuschätzen.
Ergebnisse
Die Autoren entdeckten, dass eine Zunahme der Partikel zu einer leichten Abnahme der Testergebnisse der Schüler führen würde. Darüber hinaus werden die Auswirkungen für Schüler, die Schulen mit schlechterer durchschnittlicher Luftqualität besuchen, als wesentlich größer eingeschätzt. Insbesondere Schüler an Schulen mit durchschnittlich 9 Mikrogramm pro Kubikmeter PM2,5 oder mehr, von denen sich die meisten in der Süd-/Südwestregion der Insel Hawaii befinden, würden einen etwa siebenmal so starken Rückgang der Testergebnisse erfahren als Schüler mit weniger als 9 Mikrogramm PM2,5 pro Kubikmeter.
Dies entspricht einer Verringerung der Testergebnisse um mehr als 1 % für jeden Anstieg der Standardabweichung (die Standardabweichung für die Probe beträgt 1,84 Mikrogramm pro Kubikmeter) bei PM2,5. Daher führte eine Zunahme von 1,84 Mikrogramm PM2,5 pro Kubikmeter zu einer Verringerung der Testergebnisse um mehr als 1 %.
Die durchschnittliche PM2,5-Rate der Überwachungsstation Ocean View betrug zwischen 2015 und 2018 12,64 Mikrogramm PM2,5 pro Kubikmeter – die höchste aller Überwachungsstationen in Hawaii in diesem Zeitraum. Der höchste Tagesdurchschnitt von derselben Station im selben Zeitraum kam am 4. Juni 2018 mit 55,5 Mikrogramm PM2,5 pro Kubikmeter.
Nach den Schätzungen der Autoren würden die Testergebnisse noch stärker sinken, wenn Schulen mit höheren Grundbelastungswerten (in diesem Fall 9 Mikrogramm pro Kubikmeter oder mehr) einen Anstieg von PM2,5 von 12,64 auf 55,5 Mikrogramm pro Kubikmeter verzeichnen würden als 25%.
Dieser Effekt wird deutlich, wenn man sich auch auf die Süd-/Südwestregion der Insel Hawaiʻi konzentriert – die Heimat von Gipfel- und Riftzonen, in denen die Schlote von Kīlauea und Mauna Loa wiederholt aktiv waren – und die im Vergleich zum Rest der Insel eine viel höhere durchschnittliche Verschmutzung aufweist Zustand. In diesem Bereich wird die Auswirkung von PM2,5-Anstiegen auf die Schülerleistungen auf etwa fünfmal größer geschätzt als die Schätzungen für die Gesamtstichprobe.
Modell zeigt benachteiligten Schülern könnte es schlechter gehen
Wichtig ist, dass die Autoren zeigen, dass die Auswirkungen schlechter Luftqualität stärker auf arme Schüler zutreffen, wie sie von denjenigen definiert werden, die sich für Bundesprogramme wie kostenloses und reduziertes Mittagessen qualifizieren. Die Auswirkungen von PM2,5 sind um den Faktor zehn größer und die Auswirkungen von Schwefeldioxid sind um den Faktor sechs größer. Die Autoren zeigten, dass die unterschiedlichen Auswirkungen der Umweltverschmutzung je nach sozioökonomischer Klasse innerhalb von Schulen auftreten. Daher können diese Effekte nicht darauf zurückgeführt werden, dass sich ärmere Schulen in stärker verschmutzten Gebieten befinden.
„Diese Erkenntnis hat große Auswirkungen auf die Umweltgerechtigkeit“, heißt es in einem Blog der Co-Hauptautorin Rachel Inafuku. „Studenten, die finanziell stabiler sind, stehen weniger Hindernissen beim Aufbau von Humankapital gegenüber, wenn die Luftqualität schlecht ist, was darauf hindeutet, dass die Umweltverschmutzung zu den Ungleichheiten beiträgt, die wir hier in Hawaii und in den USA beobachten.“
Inafuku fuhr fort: „Die Hawaii-Inseln sind aus mehreren Gründen besonders vorteilhaft, um die Auswirkungen der Luftverschmutzung zu untersuchen. Erstens ist Hawaii die Heimat unberührter Luftqualitäts-Basiswerte mit durchschnittlichen Schadstoffwerten, die weit unter den EPA-Qualitätsstandards für die Umgebungsluft liegen. Die meisten Studien haben sich auf Gebiete konzentriert mit extrem hohen durchschnittlichen Verschmutzungsgraden und sind viel weniger mit den meisten Gebieten in den USA vergleichbar Darüber hinaus ist der Schadstoffgehalt in ganz Hawaii wirklich unvorhersehbar und zufällig, da der Großteil der Verschmutzung im gesamten Bundesstaat von den Emissionen des Vulkans Kīlauea und der Windrichtung abhängt, Die Luftverschmutzung beruht weitgehend auf Naturgewalten und nicht auf menschengemachten Quellen (z. B. Verkehr, Industrieanlagen usw.).“
Mehr Informationen:
Arbeitspapier: VOG: Verwendung von Vulkanausbrüchen zur Abschätzung der Auswirkungen der Luftverschmutzung auf die Lernergebnisse der Schüler