Aufgrund der hohen Kosten für Luftqualitätsmonitore verfügen viele Länder nicht über die Instrumente zur regelmäßigen Überwachung von Schadstoffen. Ohne Routinemessungen können politische Entscheidungsträger keine evidenzbasierten politischen Entscheidungen treffen, um die Belastung durch Feinstaub (PM2,5) zu reduzieren und die menschliche Gesundheit zu verbessern.
Um dieses Problem zu bekämpfen, hat Albert Presto, ein Forschungsprofessor für Maschinenbau, eine kostengünstige Methode zur Quantifizierung von Ruß in PM2,5 entdeckt. Dabei kommen Glasfaserfilterbänder zum Einsatz, die bereits von ausgewählten US-Botschaften auf der ganzen Welt gesammelt werden.
„Bei diesem Projekt haben wir mit dem Globalen Süden begonnen, weil in Afrika der Bedarf an Daten zur Luftqualität am größten ist“, sagte Presto.
Das Team sammelte Aufzeichnungen von US-Botschaften in der Elfenbeinküste, Ghana und Äthiopien und verglich deren Feinstaub mit denen, die an einem Standort in Pittsburgh gesammelt wurden. Ihr Papier ist Gesendet an den Preprint-Server ChemRxiv.
Um die Luftqualität zu testen, fotografierten die Forscher mit einer Handykamera die Filterpunkte auf dem Klebeband auf einer speziell angefertigten Referenzkarte. Indem sie auf jedes Foto einen Bildverarbeitungsalgorithmus anwendeten, konnten sie den Rotwert des Fotos extrahieren.
Anhand dieses Werts können sie die Rußkonzentration der Luft während der Stunde des Tages ermitteln, in der der Filter gesammelt wurde.
Mithilfe dieser Methode können Forscher die Schadstoffquellen besser verstehen. Schwarzer Kohlenstoff gilt als kurzfristiger Klimafaktor, da er Licht absorbiert und dadurch die Atmosphäre erwärmt. Wenn er sich beispielsweise auf einem Gletscher ablagert, schmilzt dieser schneller.
Bildnachweis: Carnegie Mellon University
Die Ergebnisse der Studie unterstrichen die Notwendigkeit einer stärkeren Überwachung der Luftqualität in Entwicklungsländern. Die Ruß-PM2,5-Werte in den Ländern südlich der Sahara waren bis zu viermal höher als die in Pittsburgh gemessenen.
„Unser Prozess ist eine neue Art, über kostengünstige Analysen nachzudenken“, sagte Presto. „Da die Aufzeichnungen bereits gesammelt werden, liegen die Grenzkosten für unsere Analyse bei nahezu Null. Diese Methode kann Daten zur Luftqualität demokratisieren, da es zahlreiche Gruppen gibt, die Aufzeichnungen von anderen Botschaften sammeln und praktisch kostenlos ihre eigene Analyse durchführen können.“
Presto ist bestrebt, mit weiteren Botschaften zusammenzuarbeiten und herauszufinden, was sein Team sonst noch aus den Bändern lernen kann. Sie erforschen derzeit eine neue Möglichkeit, die Filter in einem Lösungsmittel zu extrahieren, um genau herauszufinden, woraus sich PM2,5 im Laufe des Tages sonst noch zusammensetzt.
„Es wird immer mehr daran gearbeitet, die Luftqualität aus dem Weltraum zu überwachen, aber dazu brauchen wir Daten, die am Boden gesammelt werden, um die Ergebnisse zu bestätigen“, sagte er. „Mit dieser Methode können wir wahrscheinlich die Anzahl der Standorte erhöhen, an denen wir die Messungen des Satelliten mit Daten am Boden vergleichen können. Wir können auch mehr Daten für Länder auf der ganzen Welt verfügbar machen.“
Mehr Informationen:
Abhishek Anand et al, Kostengünstige stündliche Messungen des Rußgehalts in mehreren Städten Afrikas, ChemRxiv (2024). DOI: 10.26434/chemrxiv-2024-6srm4