Wie die meisten Länder hat auch China Probleme mit der Luftverschmutzung. Allerdings haben im letzten Jahrzehnt eine Reihe erfolgreicher Maßnahmen der chinesischen Regierung zu einer beeindruckenden Verbesserung der Luftqualität geführt.
Dennoch kommt es trotz dieser Verbesserung immer noch zu schweren Luftverschmutzungsereignissen, und Wissenschaftler wissen bereits, dass die Beiträge sekundärer Luftschadstoffe (Schadstoffe, die in der unteren Atmosphäre durch chemische Reaktionen entstehen) wie Ozon und sekundäres organisches Aerosol (SOA) deutlich zugenommen haben.
Dennoch ist das Verständnis darüber, wie sekundäre Luftschadstoffe entstehen und wie sie sich als Reaktion auf Änderungen des Wetters und der Emissionen ihrer Vorläuferstoffe (d. h. primäre Luftschadstoffe) verändern, noch begrenzt. Dabei handelt es sich um eine wichtige Wissenslücke, die es zu schließen gilt, insbesondere in Gebieten mit hoher Bevölkerungsdichte, etwa in der Nordchinesischen Tiefebene (NCP), denn die Möglichkeit, Luftverschmutzung zu verhindern oder zu mildern, hat direkte positive Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und andere Aspekte unseres Alltags Leben, wie zum Beispiel Verkehrssicherheit.
Motiviert durch diese Aspekte hat ein institutionenübergreifendes Team von Wissenschaftlern in China kürzlich eine Studie entworfen und durchgeführt, um unser Verständnis der Reaktion sekundärer Luftschadstoffe auf Schwankungen in der Meteorologie und primären anthropogenen Emissionen zu vertiefen. Ihr Schwerpunkt lag auf der warmen Jahreszeit (Mai bis September) in der NCP-Region von 2018 bis 2022 und wurde ausgewählt, um eine Phase neuer Maßnahmen widerzuspiegeln, die die chinesische Regierung zu Beginn dieses Zeitraums eingeführt hat.
Das Team verwendete ein weit verbreitetes und hoch angesehenes Modell namens CMAQ (Community Multiscale Air Quality Model), um die Änderungen der Konzentrationen sekundärer Schadstoffe als Reaktion auf Schwankungen der meteorologischen Bedingungen und Primäremissionen abzuschätzen. Die Ergebnisse wurden kürzlich in veröffentlicht Briefe zur Atmosphären- und Ozeanwissenschaft.
„Entscheidend ist, dass wir herausfanden, dass bei den von uns modellierten sekundären Luftschadstoffen reduzierte Primäremissionen erstaunliche 96 % zum Rückgang der Feinstaubpartikel beitrugen, während die Schwankungen der Ozonwerte hauptsächlich durch Änderungen der meteorologischen Bedingungen verursacht wurden“, erklärt Prof. Hongliang Zhang, einer der korrespondierenden Autoren der Studie.
Auch zu weiteren Sekundärschadstoffen gab es eindeutige Erkenntnisse. Beispielsweise ließen sich die Reduzierungen von Sulfat und Ammonium größtenteils auf Emissionsrückgänge zurückführen, während die Reduzierung von Nitrat stärker auf Wetteränderungen reagierte. Es wurde festgestellt, dass die Beiträge von meteorologischen und Emissionsänderungen zur Gesamtreduktion der SOA ähnlich sind, wobei die Reaktion der anthropogenen SOA auf Emissionsreduktionen offensichtlicher war, während die Änderung der biogenen SOA stärker von den meteorologischen Bedingungen beeinflusst wurde.
Obwohl die Studie die offensichtliche Rolle des Wetters in Bezug auf bestimmte sekundäre Luftschadstoffe hervorhebt, ist die Botschaft zum Mitnehmen, sagt Prof. Zhang, „die eindeutige Bedeutung der Kontrolle anthropogener Emissionen, um die sekundäre Verschmutzung in der NCP-Region im Sommer zu mildern.“
Die Arbeit hört hier jedoch nicht auf. Obwohl es sich bei CMAQ, wie bereits erwähnt, um ein gut etabliertes Modell handelt, können immer wieder methodische Weiterentwicklungen vorgenommen werden, um die Robustheit und Zuverlässigkeit der Ergebnisse zu verbessern. Beispielsweise gibt es einige spannende neue Technologien zur Identifizierung von Verschmutzungsquellen, die integriert werden könnten, und innovative meteorologische und chemische Mechanismen, die kurz vor der Einführung stehen.
„Letztendlich“, so Prof. Zhang abschließend, „wollen wir die Auswirkungen von Emissionen und Meteorologie auf Sekundärschadstoffe noch genauer quantifizieren, um immer präzisere Formulierungen kollaborativer Kontrollstrategien zur Minderung der Konzentrationen dessen zu erreichen, was wir im Feld kennen.“ die beiden kritischsten sekundären Luftschadstoffe – Feinstaub und Ozon.“
Mehr Informationen:
Yueqi Gao et al., Reaktion sekundärer Schadstoffe in der warmen Jahreszeit auf Emissionen und Meteorologie in der Nordchinesischen Tiefebene im Zeitraum 2018–2022, Briefe zur Atmosphären- und Ozeanwissenschaft (2024). DOI: 10.1016/j.aosl.2024.100495