In den unberührten Weiten des Landesinneren Alaskas liegt ein schmutziges Geheimnis: In und um Fairbanks findet man einige der am stärksten verschmutzten Winterluft der Vereinigten Staaten.
Der Bezirk Fairbanks North Star, zu dem Alaskas zweitgrößte Stadt gehört, überschreitet routinemäßig die von der US-Umweltschutzbehörde festgelegten Grenzwerte für die Partikelverschmutzung, die eingeatmet werden kann und unzählige Gesundheitsprobleme verursacht.
Über sieben Wochen in diesem Winter kamen fast 50 Wissenschaftler aus den USA und Europa nach Fairbanks, um die Quellen der Luftverschmutzung zu untersuchen, wie die Schadstoffe im kalten und dunklen Klima der Stadt interagieren, und um eine Liste mit bewährten Verfahren für die Menschen zu erstellen, die auf der anderen Seite leben der zirkumpolare Norden.
Ihre Erkenntnisse könnten Stadtplanern dabei helfen, bessere Entscheidungen darüber zu treffen, wo Kraftwerke oder Hütten in nördlichen Klimazonen platziert werden sollen, und Gesetzgebern dabei helfen, Chemikalien in Heizöl oder anderen Quellen zu regulieren, um den Schaden zu verringern.
Die Aufgabe wird noch wichtiger, da der Klimawandel die Menschen von immer heißeren Orten in nördliche Gebiete vertreibt, obwohl der Klimawandel die Arktis doppelt so schnell erwärmt wie den Rest des Planeten. In Fairbanks stieg die durchschnittliche Wintertemperatur laut der National Oceanic and Atmospheric Administration seit 1992 um 1,5 Grad C (2,7 Grad F).
Wie Salt Lake City und andere von Bergen umgebene Städte leidet Fairbanks unter Winterinversionen, Schichten wärmerer Luft, die kalte, schmutzige Luft einfangen und verhindern, dass sie sich auflöst. Obwohl der Wind in der Höhe weht, verhindert die kalte Luft, dass der Wind bis zum Boden durchdringt.
„Genau wie bei einem offenen Gefrierschrank in einem alten Lebensmittelgeschäft sammelt sich diese kalte Luft einfach im Boden des Gefrierschranks und die Luft kann einfach über die Oberseite strömen“, sagte Bill Simpson, Professor für Atmosphärenchemie an der University of Alaska Fairbanks Geophysical Institut und der UAF Hochschule für Naturwissenschaften und Mathematik.
„Hier ist es ruhig, und die Schadstoffe, die hier unten ausgestoßen werden, bleiben leider hier unten“, fügte Simpson, der Projektleiter, hinzu.
Das Problem ist nicht auf das kalte Klima in den Vereinigten Staaten beschränkt. Die Studie ist wegen der ähnlichen Probleme mit Inversionen für Forscher in nordeuropäischen Städten interessant.
In Fairbanks kommt eine Hauptverschmutzungsquelle von Holzöfen, die in dieser Gegend weit verbreitet sind, wo Holz reichlich und billig ist, die Temperaturen routinemäßig minus 40 Grad F (minus 40 C) oder kälter erreichen und Heizöl teuer ist. Weitere Quellen sind Fahrzeugabgasanlagen, Kraftwerksabgase und Heizöl.
Owen Hanley praktizierte Lungenmedizin in Fairbanks für etwa 35 Jahre. Der pensionierte Arzt sagt, dass das Luftverschmutzungsproblem in Fairbanks die Atemfunktion dauerhaft beeinträchtigen und viele andere Probleme verursachen kann.
Die Mischung aus Schadstoffen aus schwelenden Holzfeuern, Autos, Kohle und anderen Quellen setzt zusätzliche Chemikalien frei, die schädlicher sein können als Zigarettenrauch.
„Wir wissen, dass es bei Luftverschmutzung mehr Demenz bei Erwachsenen gibt, mehr Nierenversagen, und junge schwangere Frauen haben mehr Fehlgeburten und Frühgeburten, und kleine Kinder bekommen keine vollständige Lungenentwicklung“, sagte Hanley.
Kraftwerke in Fairbanks geben Rauchschwaden in die Luft ab, und Forscher des Alaskan Layered Pollution and Chemical Analysis-Projekts versuchen zu verstehen, ob diese hoch oben bleiben, auf der Höhe von Schornsteinen, oder auf den Boden treiben, wo Menschen leben.
Sieben französische Teams führten detaillierte Messungen der Luft in der Innenstadt von Fairbanks durch, um besser zu verstehen, wie kleine Partikel und Tröpfchen gebildet werden. In der Zwischenzeit verwendete ein Schweizer Team einen mit speziellen Instrumenten ausgestatteten Fesselballon, um die Eigenschaften von Aerosolen und verschiedenen Spurengasen in 365 Metern Höhe über dem Boden zu messen. Mit einem anderen Instrument konnten sie vertikale Profile der Atmosphäre messen.
„Wir versuchen zu verstehen, was weiter oben passiert“, weil Bodendaten unterschiedlich sein können, sagte Roman Pohorsky, Doktorand an der EPFL, einer Wissenschafts- und Technologieinstitution in der Schweiz.
Ein weiteres Experiment, das von Sarah Johnson, einer Doktorandin und Forscherin an der University of California, Los Angeles, geleitet wurde, verwendete ein spezielles Gerät, um Spurengase oder Schadstoffe in verschiedenen Höhen in der Atmosphäre zu messen. Das Instrument mit der Bezeichnung Long Differential Optical Absorption Spectrometer sammelt Informationen, indem es Licht von einem Parkhaus auf Reflektoren strahlt, die in Fairbanks in verschiedenen Höhen angebracht sind, und dann die zurückkommenden Informationen untersucht.
„Was wir wirklich suchen, sind Informationen darüber, wo sich die Verschmutzung ansammelt und wohin sie geht“, sagte sie und fügte hinzu, dass sie hofft, dass die Forschung anderen Gebieten mit ähnlichem Wetter und schmutziger Luft zugute kommen kann.
Ein weiteres Ziel der Forschung kam von Mitgliedern der Fairbanks-Community: Die Menschen wollten wissen, wie die Luft in ihren Häusern ist.
Die Forscher übernahmen ein Haus in Fairbanks und richteten in der Garage ein Geschäft ein, in dem Rohre sowohl im Haus als auch draußen liefen, um die Luft zu untersuchen.
Ellis Robinson, ein Postdoktorand an der Johns Hopkins University in Baltimore, stellte fest, dass die meisten Informationen über die öffentliche Gesundheit über die Gefahren der Luftverschmutzung aus der Untersuchung der Außenluft stammen.
„Aber wir müssen wirklich die Raumluft untersuchen, genauso viel, wenn nicht sogar noch mehr“, sagte Robinson.
Schwefel kann ein großer Schadstoff für Menschen sein, die Heizöl in ihren Häusern verwenden oder in der Nähe von Kohlekraftwerken leben.
Wissenschaftler arbeiten daran, besser zu verstehen, wie der emittierte Schwefel, hauptsächlich als Gas, Schwefeldioxid, an kälteren und dunkleren Orten in Partikel umgewandelt wird.
Obwohl die Forschung kein formelles Regulierungsprojekt ist, sagte Projektleiter Simpson, das Team sei bereit, die Ergebnisse mit der EPA zu teilen, der Behörde, die mit der Feststellung von Verstößen gegen das Clean Air Act beauftragt ist.
Das Gebiet von Fairbanks erfüllt seit 2009 nicht mehr die Luftqualitätsnormen. Die EPA prüft derzeit den neuesten Plan des Bundesstaates Alaska, den Bezirk in Übereinstimmung zu bringen.
Die Ergebnisse sollen die Forscher bis zum Spätsommer an die Universität zurückliefern. Die Ergebnisse werden dem Alaska Department of Environmental Conservation, der Luftqualitätsabteilung von Fairbanks und den Anwohnern mitgeteilt, die die Möglichkeit haben werden, mögliche Lösungen abzuwägen.
„Wir können diese Situationen vergleichen und gegenüberstellen und versuchen, eine Reihe von Best Practices zu entwickeln, um zu verstehen, wie die Umweltverschmutzung an kalten und dunklen Orten funktioniert“, sagte Simpson.
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