Menschen, die in der Stadt São Paulo in Brasilien leben, erinnern sich sicherlich an ein Ereignis vom 19. August 2019, als dunkle Wolken den Himmel bedeckten und der Tag zur Nacht wurde. Das Phänomen wurde nicht durch lokale Umweltverschmutzung oder Emissionen im Bundesstaat São Paulo verursacht, sondern durch einen massiven Zustrom von Feinstaub, der durch tausende Kilometer entfernte Waldbrände im Amazonasgebiet freigesetzt wurde.
Die Dunkelheit machte deutlich, dass alles miteinander verbunden ist, wenn das nicht bereits der Fall war, und zeigte, dass Ereignisse in einem abgelegenen Gebiet des Planeten düstere Folgen für ein großes Bevölkerungszentrum haben können.
Unabhängig von solchen Extremereignissen liegt die Luftqualität in der größten Stadt der südlichen Hemisphäre weit unter den Standards der CETESB, der Umweltbehörde des Bundesstaates São Paulo, ganz zu schweigen von den strengeren Empfehlungen der Weltgesundheitsorganisation (WHO), wie von festgestellt wurde Regina Maura de Miranda, Forscherin und Professorin an der School of Arts, Sciences and Humanities (EACH-USP) der Universität São Paulo.
Miranda ist die letzte Autorin eines Artikels veröffentlicht im Tagebuch Atmosphäre auf einer Studie zur Luftverschmutzung in der Metropole São Paulo zwischen Juli 2019 und August 2020, einem Zeitraum, der in beiden Jahren den Winter umfasste.
„Die Studie konzentrierte sich auf Feinstaub. Wir stellten fest, dass sich die Situation in den Wintermonaten tendenziell verschlechtert, wenn die Biomasseverbrennung im Landesinneren, in anderen Teilen Brasiliens und sogar in anderen Ländern wie Bolivien und Paraguay weit verbreitet ist.“ Die atmosphärischen Zirkulationsbedingungen können den Rauch und die Feinstaubpartikel in die Stadt São Paulo treiben, wo sie fast bis zum Boden sinken können. Zu diesen Zeiten tragen Feinstaubpartikel am meisten bei, da sie besonders stark mit der Sonnenstrahlung interagieren und deren Auswirkungen auf das Klima und die menschliche Gesundheit verstärken „, sagte Miranda.
Die Studie charakterisierte Feinstaub, bekannt als PM2,5, da er aus Partikeln mit einem Durchmesser von weniger als 2,5 Mikrometern besteht, und analysierte an der Oberfläche gewonnene Daten zur chemischen Zusammensetzung in Bezug auf optische Parameter, die in der atmosphärischen Säule beobachtet wurden. Die Messungen wurden alle 60 Sekunden durchgeführt und Tagesdurchschnitte berechnet. Dem Artikel zufolge übertrafen diese an 75 Tagen den Luftqualitätsstandard der WHO (15 µg/m3).
„Anhand eines geeigneten Modells zur Analyse der Umweltdaten haben wir vier Hauptquellen für Aerosole identifiziert: schwere Fahrzeuge [42%]Bodenstaub plus lokale Quellen [38.7%]leichte Fahrzeuge [9.9%]und lokale Quellen [8.6%]„, sagte Miranda. Zu den lokalen Quellen gehörten Industrieemissionen, Brände in Vorstädten, Brände anderswo im Bundesstaat und weiter entfernte Brände.
„Während der Trockenzeit, insbesondere im Juli und Oktober, werden bei der Verbrennung von Biomasse in Zentralbrasilien und im Landesinneren von São Paulo große Mengen an Gas und Partikeln freigesetzt. Angetrieben durch turbulente Prozesse, die durch Feuer in relativ hohe Schichten der Atmosphäre entstehen, gelangen Gas und Partikel.“ Der Wind wurde bis in die Metropolregion São Paulo getragen, wie das im August 2019 beobachtete Phänomen beweist.“
Fahrzeugemissionen
Angesichts der Quellen im Untersuchungsgebiet betonte Miranda die Bedeutung von Ruß, der hauptsächlich aus Kohlenstoff besteht, der von schweren Nutzfahrzeugen und der Verbrennung von Biomasse ausgestoßen wird. Diese Art von Feinstaub stellt aufgrund der Schädigung der Atemwege eine Gefahr für die menschliche Gesundheit dar, trägt aber auch lokal zur Erwärmung der Atmosphäre bei – und verschärft somit die Auswirkungen der globalen Erwärmung –, da er Sonnenstrahlung im sichtbaren und nahen Bereich absorbiert. Infrarotspektrum.
Das brasilianische Nationale Weltraumforschungsinstitut (INPE) entdeckte 2019 und 2020 197.632 bzw. 222.797 Feuerstellen.
„Unser Untersuchungsgebiet war der EACH-USP-Campus im Osten der Stadt. Das Gebiet hat über 6 Millionen Einwohner, viele Fabriken und mehrere Ausfallstraßen mit starkem Verkehr. Außerdem befindet sich hier Brasiliens größter Flughafen. Asphalt macht einen Großteil der Oberfläche undurchlässig.“ , und andere Arten der Bodenbedeckung gehören neben Hitzeinseln und hohen Schadstoffbelastungen dazu.“
„Um Aerosoltypen und -konzentrationen sowie deren chemische Zusammensetzung, optische Eigenschaften und saisonale Variabilität zu charakterisieren, wurde die Studie in verschiedenen Jahreszeiten mit Trocken- und Regenperioden durchgeführt“, erklärte Miranda.
Was die chemische Zusammensetzung betrifft, so wurden in der Studie hohe Mengen an aus dem Boden stammenden Elementen wie Aluminium (Al), Silizium (Si), Kalzium (Ca) und Eisen (F) festgestellt, aber auch anthropogene Elemente, die durch menschliche Aktivitäten emittiert werden, wie z Schwefel (S), der hauptsächlich bei der Verbrennung entsteht; Brom (Br) und Kalzium (Ca), die in Schmiermitteln und Additiven für leichte Fahrzeuge verwendet werden; Kupfer (Cu) und Zink (Zn) werden als Antioxidantien in Motoröl verwendet; Kalium (K) aus der Verbrennung von Biomasse; und Chlor (Cl) aus der Verbrennung von Haushaltsabfällen, die Kunststoffe enthalten.
„Der von uns untersuchte Zeitraum war in gewisser Weise untypisch, da die Schadstoffemissionen auf dem Höhepunkt der Pandemie stark zurückgingen. Dennoch wurden die Empfehlungen der WHO übertroffen. In unserem nächsten Artikel planen wir, die gesammelten Daten für die Folgejahre zu veröffentlichen und weiterzuentwickeln „Untersuchung durch Analyse sekundärer Aerosole, die durch chemische Reaktionen primärer Schadstoffe in der Atmosphäre entstehen“, sagte Miranda.
Mehr Informationen:
Erick Vinicius Ramos Vieira et al, Chemische Charakterisierung und optische Eigenschaften des Aerosols in São Paulo, Brasilien, Atmosphäre (2023). DOI: 10.3390/atmos14091460