Atmosphärenforscher zeigen, dass ein Großteil der Ozonüberschreitungen in Houston auf Luftströme aus dem Norden zurückzuführen ist

Atmosphärenforscher der University of Houston haben herausgefunden, dass lokale Emissionen zwar eine Rolle beim Anstieg des Ozonspiegels in Houston spielen, die meisten Schadstoffe jedoch aus anderen Regionen des Landes eingeschleppt werden können, was zu einer übermäßigen Ozonverschmutzung führt. Ihre Ergebnisse bieten Einblicke in Strategien zur Eindämmung der künftigen Ozonverschmutzung in der Region.

Das Forschungsteam konzentrierte sich auf zwei Ozonepisoden im September 2021 (6.–11. September und 23.–26. September). Der Monat September ist der typische jährliche Ozonhöchstwert aufgrund hoher Temperaturen, fehlendem Regen und Luftzirkulationsmustern, die verschmutzte Luft aus dem Norden transportieren.

Ihre Analyse ergab, dass etwa 63 % des überschüssigen Ozons in diesem Zeitraum auf das transportierte Ozon aus dem zentralen und nördlichen Teil des Landes zurückzuführen waren, während etwa 37 % der erhöhten Ozonproduktion auf die lokale Photochemie zurückzuführen waren. Das Werk wurde im veröffentlicht Tagebuch Wissenschaft der gesamten Umwelt.

„Unsere Studie zeigt, dass die Luftverschmutzung in Houston ein sehr komplexes Phänomen ist. Es gibt sowohl lokale als auch regionale Gründe für hohe Ozonwerte“, sagte Yuxuan Wang, korrespondierender Autor und außerordentlicher Professor für Atmosphärenchemie am College of Natural Sciences and Mathematics der UH. „Unsere Ergebnisse zeigen auch, dass die lokale Emissionskontrolle von entscheidender Bedeutung ist.“

Laut EPA führt Ozon zu einer Verengung der Muskeln in den Atemwegen, was zu pfeifenden Atemgeräuschen und Kurzatmigkeit führt. Eine langfristige Ozonexposition wird mit einer Verschlimmerung von Asthma in Verbindung gebracht und ist wahrscheinlich eine von vielen Ursachen für die Entstehung von Asthma.

Wangs Studie ergab, dass sich die meisten Ozonproduktions-Hotspots in Houston über dem Stadtkern und Industriegebieten wie dem Houston Ship Channel befanden. Diese Standorte wiesen hohe Konzentrationen an Stickoxiden (NOx) und flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) auf, die aus der Industrie und Fahrzeugabgasen stammten. Stickoxide bilden zusammen mit VOCs unter Sonnenlicht Ozon.

Die Studie unterstreicht die bedeutende Rolle langlebiger sauerstoffhaltiger VOCs bei der Ozonbildung während Verschmutzungsepisoden. Diese VOCs haben eine atmosphärische Lebensdauer von Tagen bis Wochen, im Gegensatz zu kurzlebigen VOCs, die durch chemische Reaktionen schnell aus der Atmosphäre entfernt werden können. Beispiele hierfür sind Aceton, Methanol und Formaldehyd.

„Diese langlebigen VOCs unterstreichen die Notwendigkeit einer verstärkten Fokussierung auf die Reduzierung dieser Emissionen, insbesondere am Houston Ship Channel, da es sich in der Region um einen Hotspot der Ozonbildung handelt“, sagte Ehsan Soleimanian, Erstautor der Studie und atmosphärischer Bericht Doktorand der Naturwissenschaften.

Das Team stützte sich auf umfangreiche Beobachtungsdaten aus der Feldkampagne TRACER-AQ, einem wissenschaftlichen Experiment zur Messung der Luftqualität in der Region Houston im September 2021, das in Zusammenarbeit mit dem US-Energieministerium, der NASA und TCEQ durchgeführt wurde. Diese Daten waren für Wangs Mitarbeiter von entscheidender Bedeutung, um ihre Modellierung zu validieren.

Mithilfe von Computermodellen simulierten sie die Luftbewegung und deckten dabei sowohl großräumige als auch lokale Zirkulationsmuster ab. Sie verwendeten auch Modelle der Atmosphärenchemie, um die regionale Schadstoffchemie zu simulieren.

„Durch die Untersuchung der Ozonverschmutzung und die Untersuchung des Einflusses lokaler Emissionen trägt unsere Studie dazu bei, gezielte Strategien zur Verbesserung der Luftqualität und zum Schutz der öffentlichen Gesundheit vor Ozonverschmutzung im Raum Houston zu entwickeln“, sagte Soleimanian.