211service.com
Smogpatrull
När hans flygplan landar tittar MIT-professorn och nobelpristagaren Mario Molina genom fönstret och ser himlen förändras från blå till brun. Ett tjockt moln av rök och damm hotar staden nedanför, och Molina kan se mängder av bilar, lastbilar och bussar rapa avgaser mot himlen. Väl på marken kliver han ut och känner direkt hur hans lungor brinner. Han kan knappt urskilja ringen av berg vid den disiga horisonten. Då vet Molina att han är i Mexico City, hans hemstad och en av de mest förorenade städerna i världen.
Denna scen upprepas många gånger om året. Molina gör ofta resor till Mexico City för att studera effektiva strategier för luftföroreningar. Han är en av ledarna för ett forskarlag från MIT:s integrerade program för urban, regional och global luftförorening - som leds av hans fru Luisa - Harvard School of Public Health och andra amerikanska, mexikanska och europeiska institutioner. Med finansiering från MIT, den mexikanska regeringen och National Science Foundation, mäter forskarna föroreningar från olika källor och i olika delar av staden och använder denna information för att hjälpa till att skapa metoder för föroreningskontroll. Deras mål är att hitta fungerande lösningar för Mexico City och använda dem som en modell för att bekämpa luftföroreningar i andra megastäder.
Messen i Mexico City
Med nästan 20 miljoner invånare är Mexico City det näst största stadsområdet i världen (efter Tokyo). Mer än 3,5 miljoner fordon och cirka 35 000 industrier samexisterar där och producerar tusentals ton föroreningar varje dag. På grund av det varma klimatet och den höga höjden samlas föroreningar i dalen som fångas av de omgivande bergen - och solljus omvandlar dem kemiskt till andra, farligare föreningar som ackumuleras i atmosfären och bildar smog. I motsats till stora amerikanska städer, där koncentrationerna av vissa föroreningar endast överskrider acceptabla gränser några gånger om året, överskrider Mexico City dessa gränser nästan 300 dagar om året. Staden håller på att kväva sig själv.
För några decennier sedan var problemet ännu värre. För att bekämpa det genomförde den mexikanska regeringen en aggressiv luftkvalitetskampanj under 1990-talet, vilket avsevärt minskade föroreningarna och halterna av giftiga föreningar, såsom bly som används i bränsle. Vissa av de föreslagna kontrollåtgärderna var dock för dyra att genomföra. Som ett resultat av detta utsätts befolkningen fortfarande för farliga koncentrationer av luftburna föroreningar.
Problemet har ingen enskild, omedelbar lösning. Effektiva strategier måste balansera ekonomiska, sociala och tekniska faktorer, eftersom åtgärder som begränsningar av fordonscirkulationen har en direkt inverkan på ekonomin och på människors rörlighet. Utmaningen är att få föroreningarna att minska medan staden fortfarande växer, säger Molina, som vann Nobelpriset i kemi 1995 för att ha hjälpt till att avslöja att klorfluorkolgaser - som tidigare användes som drivmedel i sprayburkar och som köldmedier i luftkonditioneringsapparater - var förstöra jordens ozonskikt.
Smogforskningen som utförs av Molinas grupp är grunden för den strategiska planeringsaspekten av ett 10-årigt luftkvalitetsprogram för staden. Gruppen hjälper mexikanska beslutsfattare att svara på frågor som, Vilka förbättringar är monetärt genomförbara och kommer inte att påverka produktivitet och mobilitet? Vilka föroreningar och källor bör riktas mot? Bör regeringen införa restriktioner för fordonens ålder, ändra sammansättningen av bränslen eller stänga industrianläggningar nära staden? För att hjälpa till att svara på dessa frågor kommer teamet att använda data som de har samlat in om föroreningar för att förbättra sin atmosfäriska datormodell, som simulerar luftens kemi och visar vad som skulle resultera om olika variabler ändrades. Vi behöver ett verktyg för att bedöma vad de olika föreslagna strategierna kommer att göra. Det är ett verktyg för att svara på vad-om-frågor, säger Molina, nu institutprofessor. På så sätt kan vi prioritera åtgärderna, hitta de mest effektiva.
Mexiko har aldrig gjort en sådan här atmosfärisk bedömning tidigare, enligt Adrin Fernndez, generaldirektör för forskning om urbana, regionala och globala föroreningar vid National Institute of Ecology, forskningsavdelningen för Mexikos miljöministerium. Det är första gången det finns så många människor från olika områden som arbetar på ett samordnat sätt för att gå djupt in i rötterna till problemet, säger Fernndez.
Mobilt laboratorium
MIT-teamet började sitt arbete 1999 genom att genomföra några preliminära studier för att bedöma olika strategier för luftföroreningskontroll. Forskarna försökte använda sin datormodell för att simulera atmosfärisk kemi, men de träffade en vägg: brist på tillförlitliga data om föroreningskällor. Utan att ta reda på var föroreningarna kom ifrån, när föroreningarna var som värst under hela dagen och året och vilka regioner i staden som drabbats av de värsta föroreningarna, bland andra faktorer, hade de svårt att utvärdera vad händer om scenarier för föroreningskontroll.
Detta behov av korrekta data ledde till en omfattande, fem veckor lång fältmätningskampanj som syftade till att fastställa föroreningsnivåer och källor med en grad av specificitet som aldrig tidigare hade uppnåtts. Kampanjen avslutades i våras. Mer än 30 institutioner i USA, Mexiko, Tyskland, Schweiz och Sverige deltog. Insatsen krävde en hel del logistisk samordning och en mängd sofistikerad utrustning.
Främst bland forskningsverktygen var en skåpbil med toppmoderna instrument för 1,5 miljoner dollar för att identifiera gaser och partiklar och mäta deras koncentrationer i realtid. (Konventionella mätmetoder, där pappersfilter utsätts för föroreningar och senare analyseras i ett laboratorium, tar vanligtvis timmar eller till och med dagar.) Detta mobila laboratorium, utvecklat av Billerica, MA-baserade Aerodyne Research, jagade bilar, hytter, lastbilar, bussar och colectivos-22-sits mikrobussar-för att mäta sina utsläpp. Skåpbilen var också utrustad med en Global Positioning System-mottagare, en kamera och en hastighetsmätare, så att forskare kunde korrelera de uppmätta utsläppen med varje fordons egenskaper och med körförhållanden.
Det är som en jakt, säger Linsey Marr, postdoc som deltog i fältkampanjen. Du kör runt och när du ser ett fordon du vill jaga försöker du hålla dig precis bakom det och följa det tillräckligt nära så att andra fordon inte hamnar emellan. Forskarna i skåpbilen en bredvid föraren och tre på baksidan höll blicken på flera skärmar och jublade när de kom bakom en stor, smutsig diesellastbil och en spik dök upp i grafen som övervakade koldioxidkoncentrationen. Detta betydde att de var precis i lastbilens plym.
Men det var inte alltid lätt att jaga förorenarna. Några lastbilschaufförer misstänkte att de följdes av en skåpbil med konstiga instrument som stack upp ur den. De drog sig åt sidan av vägen och stannade. Och att följa oförskämda taxichaufförer runt Mexico City var nästan hopplöst. Till slut var en av forskarna tvungen att hylla en hytt och be föraren att, ja, köra långsamt.
Ibland parkerade forskarna skåpbilen i en eller två dagar i en viss region i staden för att få mer exakta mätningar för det området. De konstruerade alltså en detaljerad karta över föroreningarna i staden. Fältkampanjen involverade också mätningar vid projektets huvudkontor, som medvetet var beläget i ett hårt förorenat område. Data som samlas in där och i skåpbilen kommer i slutändan att bidra till bättre förutsägelser av atmosfärisk kemi.
Av John MacNeill.
Tidiga resultat
Hittills har mätningarna visat på extremt höga halter av föroreningar som ozon och så kallade partiklar. I stratosfären blockerar ozon solens skadliga ultravioletta strålning, men på marknivå är det en giftig gas som irriterar lungorna. Partiklar - mikroskopiska partiklar av kol och andra föreningar - är ännu farligare, eftersom det tränger djupt ner i lungorna och kan orsaka allvarliga luftvägssjukdomar. En 10-procentig minskning av koncentrationen av fina partiklar skulle representera en hälsofördel i storleksordningen 2 miljarder dollar per år i minskade sjukhuskostnader och produktivitetsförluster, enligt Harvard School of Public Health-gruppen.
Dessutom upptäckte forskarna vissa kemikalier i Mexico Citys luft för första gången. Dessa giftiga ämnen, som bildas när utsläpp från motorfordon sönderfaller i atmosfären i närvaro av solljus, hade tidigare bara upptäckts i labbstudier. De observerade också en viss ovanlig kemisk aktivitet, sällan sett i andra stadsområden, i en grupp cancerframkallande föreningar som kallas polycykliska aromatiska kolväten.
Gruppmedlemmarna börjar först nu analysera de hundratals gigabyte data som de samlat in. Med korrekt information hoppas de kunna förbättra sina föroreningsmodeller och projektscenarier för olika typer av föroreningskontrollstrategier i Mexico City. Vad är till exempel effekten av att förbättra kollektivtrafiken? Eller genomdriva bestämmelser om maxålder för taxibilar och mikrobussar? Vi gör inte det här bara på grund av vetenskapen, säger Luisa Molina, som koordinerade fältkampanjen. Många av dessa experiment är policydrivna frågor som vi vill veta.
I slutändan hoppas forskarna att deras arbete i Mexico City kommer att leda till en lösning som kan anpassas till andra förorenade megastäder, särskilt de i utvecklingsländer. Många av dessa städer, som So Paulo, Bangkok och Peking, växer fortfarande och har inte råd med dyra åtgärder mot föroreningar eller forskning. Det MIT-ledda projektet skulle kunna ge dem en förståelse för problemet som de aldrig skulle kunna få ensamma.
Det kan ta flera år innan alla resultat från Mexikoprojektet blir tillgängliga och befolkningen känner de verkliga effekterna. Men Mario Molina är övertygad om att arbetet kommer att ge fördelar. Det händer redan till viss del, säger han. Vi påskyndar bara processen och ser till att den fungerar bra. Kanske inom några år, när Molina flyger igen till sin hemstad, kommer det tjocka, bruna molnet som täcker staden att ha försvunnit.