Ein dichtes Messnetz zeigt einen hohen PM2,5-Wert im Punjab aufgrund der Verbrennung von Ernterückständen

Eine Gruppe internationaler Mitarbeiter unter der Leitung des Teams des Research Institute for Humanity and Nature (RIHN) führte die erste quantitative Studie zur Luftverschmutzung in der Region Nordwestindien mit 29 kostengünstigen und zuverlässigen Instrumenten durch und demonstrierte damit die Vorteile von Beobachtungen in der Quellregion Verknüpfung von Ernterückstandsverbrennung (CRB) und Luftverschmutzung auf lokaler und regionaler Ebene. Die Gruppe veröffentlichte ihre Ergebnisse in Wissenschaftliche Berichte.

Die Belastung durch Feinstaub mit einem Durchmesser von weniger als 2,5 µm (im Volksmund als PM2,5 bekannt) verursacht Gesundheitsrisiken in Städten und wichtigen Emissionsregionen der Welt. Obwohl die Hauptquellen für PM2,5 in der Industrie liegen, tragen in bestimmten Jahreszeiten landwirtschaftliche Praktiken zur Emission und Bildung feiner Partikel bei.

Die CRB, die unmittelbar nach der Reisernte im Nachmonsun (September–November) auftritt, ist in Punjab, Haryana und Teilen der Indo-Ganges-Ebene eine gängige Praxis (Foto 1). Die CRB-Aktivitäten haben in den letzten zwei Jahrzehnten zugenommen, nachdem in den 1990er Jahren die maschinelle Landwirtschaft eingeführt wurde und sich der Reisanbau in Punjab und Haryana aufgrund des Preservation of Subsoil Water Act (2009) verzögerte.

Obwohl die Rolle von CRB in Punjab und Haryana bei der starken Luftverschmutzung in der Megacity Delhi National Capital Region (NCR) seit Mitte der 2010er Jahre in den Nachrichten ist, wurden keine Messungen von PM2,5 in den Quellregionen durchgeführt. Vom 1. September bis 30. November 2022 wurde eine intensive Feldkampagne in den Bundesstaaten Punjab, Haryana und Delhi NCR mit 29 kompakten und nützlichen PM2,5-Instrumenten mit Gassensoren (CUPI-Gs) durchgeführt.

Kontinuierliche Beobachtungen zeigen, dass der PM2,5-Wert in der Region vom 6. bis 10. Oktober allmählich von weniger als 60 µg m-3 auf bis zu 500 µg m-3 vom 5. bis 9. November anstieg, um anschließend auf etwa 100 µg m-3 zu sinken vom 20.–30. November. Der nationale indische Luftqualitätsstandard für PM2,5 liegt bei 40 bzw. 60 µg m-3 für die jährliche bzw. 24-Stunden-Exposition.

Die Messungen zeigen, dass die PM2,5-Werte im NCR von Punjab bis Delhi von Mitte Oktober bis Ende November über 60 µg m-3 lagen und in den ersten beiden Novemberwochen an vielen Standorten über 200 µg m-3 lagen. Zwei unterschiedliche CRB-Fahnen von PM2,5 über 500 µg m-3 werden am 2.–3. und 9.–11. November 2022 von Punjab über Haryana nach Delhi NCR verfolgt und stehen im Zusammenhang mit dem nordwestlichen Monsun.

Höhere Konzentrationen, die in den südöstlichen windabwärts gelegenen Regionen beobachtet wurden, deuten auf das Vorhandensein einer Sekundärbildung hin (Umwandlung von Gas in Partikel in der Atmosphäre aufgrund chemischer Reaktionen). Die experimentelle Kampagne demonstriert die Vorteile der Beobachtung von Quellregionen, um CRB und Luftverschmutzung auf lokaler und regionaler Ebene miteinander zu verknüpfen.

„Die Reduzierung von Luftschadstoffen ist mit öffentlichem Bewusstsein möglich, wenn sie effektiv umgesetzt wird. Schließlich leben die meisten Leidtragenden dort, wo Luftschadstoffe emittiert werden (im Gegensatz zu den weltweiten Auswirkungen langlebiger Treibhausgase)“, sagt Prof. Prabir K. Patra, derzeitiger Leiter der Aakash-Projekt am RIHN und leitender Wissenschaftler bei der Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC).

„Mit einem begrenzten Budget konnten mit der Entwicklung von CUPI-G detaillierte Verhaltensweisen von Luftschadstoffen in einem weiten Gebiet von Punjab bis Delhi NCR ermittelt werden, die zur Messung der Luftverschmutzung in verschiedenen anderen Teilen Asiens verwendet werden“, sagt Professor Emeritus Yutaka Matsumi vom Institut für Weltraum-Erde-Umweltforschung der Universität Nagoya. Die Sensoren werden von der Panasonic Corporation und Mitgliedern der Nagoya University entwickelt.

„Lassen Sie unsere Bemühungen zum Aufbau einer grüneren und saubereren Zukunft von der Präzision einer kostengünstigen PM2,5-Überwachung geleitet werden, die zu saubererer Luft und einem gesünderen Lebensunterhalt sowohl für Land- als auch Stadtbürger führt“, sagt Professor Manpreet Singh Bhatti vom Department of Botanische und Umweltwissenschaften, Guru Nanak Dev University.

Es gibt viele weitere Umweltauswirkungen der Luftverschmutzung. Schadstoffe aus CRB enthalten große Mengen lichtabsorbierender Aerosole, die die Thermodynamik unserer Atmosphäre sowie die Wolkeneigenschaften verändern können. „Hochwertige Daten aus einem dichten Messnetzwerk haben ein großes Potenzial, diese Probleme durch die Kombination mehrerer Datenströme und numerischer Modelle anzugehen“, sagt Dr. Pradeep Khatri, Forscher an der Tohoku-Universität.

Prof. Sachiko Hayashida (RIHN), die ehemalige Projektleiterin und Leiterin der Messkampagne, sagt: „Wir hoffen, dass die zukünftige Zusammenarbeit zwischen Japan und Indien dazu beiträgt, die schwere Luftverschmutzung in diesem Bereich zu reduzieren. Das Aakash-Projekt arbeitet auch mit indischen Forschern an Möglichkeiten, dies zu erreichen.“ Verbessern Sie die Strohbewirtschaftung ohne Verbrennung.“

Die Messdaten von PM2,5 werden aus der RIHN-Datenbank mit einer offenen Datenaustauschrichtlinie zur Verfügung gestellt (https://aakash-rihn.org/en/data-set/).

Diese Forschung wurde im Rahmen des durchgeführt Aakash-Projekt, das Möglichkeiten erforscht, das Verhalten der Menschen in der Region Punjab auf eine nachhaltige Landwirtschaft umzustellen, um die durch Luftverschmutzung verursachten Gesundheitsrisiken zu verringern, indem der Zusammenhang zwischen Strohverbrennung und lokaler Luftverschmutzung wissenschaftlich geklärt wird; Sensibilisierung der Bewohner für die Bedeutung der Aufrechterhaltung sauberer Luft durch die Durchführung von Gesundheitskursen und Gesundheitsuntersuchungen; und arbeiten daran, wirksame Möglichkeiten zur Verwendung von Reisstroh vorzuschlagen.