Un modello per ridurre l'inquinamento atmosferico in Cina

La formaldeide - non l'anidride solforosa - potrebbe essere la chiave per l'ostinato problema dell'inquinamento atmosferico invernale della Cina

Per oltre 15 anni, il governo cinese ha investito miliardi di dollari per ripulire il suo inquinamento atmosferico, concentrandosi intensamente sulla riduzione delle emissioni di biossido di zolfo dalle centrali a carbone. Questi sforzi sono riusciti a ridurre le emissioni di biossido di zolfo, ma l'inquinamento estremo rappresenta ancora un normale evento invernale e gli esperti stimano che più di 1 milione di persone muoiono ogni anno in Cina per gli alti livelli di particolato.

Nuove ricerche degli scienziati di Harvard potrebbero spiegare i meccanismi di questo fenomeno. Gli studi dimostrano che una soluzione per ridurre l'inquinamento atmosferico invernale estremo potrebbe ridurre le emissioni di formaldeide piuttosto che il biossido di zolfo. La ricerca è stata pubblicata da Geophysical Research Letters.(1)

“Noi dimostriamo che le politiche volte a ridurre le emissioni di formaldeide possono essere molto più efficaci nel ridurre la foschia estrema invernale rispetto alle politiche volte a ridurre solo il biossido di zolfo”, ha detto Jonathan M. Moch,(2) studente laureato alla Harvard John A. Paulson Scuola di Ingegneria e Scienze applicate (SEAS) e primo autore dell'articolo. “La nostra ricerca punta sulle modalità in grado di ripulire più rapidamente l'inquinamento atmosferico. Ciò potrebbe aiutare a salvare milioni di vite e generare miliardi di dollari di investimenti per creare strutture adatte alla riduzione dell'inquinamento atmosferico”. Il dottor Jonathan M. Moch è anche un affiliato del Dipartimento di Scienze della Terra e dei Pianeti di Harvard.

Questa ricerca è stata una collaborazione tra la Harvard University, la Tsinghua University e l'Harbin Institute of Technology.

Le misurazioni a Pechino, da tempo alle prese con un elevato tasso di inquinamento atmosferico composto da particolato, noto come PM_2.5, hanno mostrato un notevole miglioramento nei composti dello zolfo, che sono stati tipicamente interpretati come solfato. Sulla base di queste misurazioni, il governo cinese si è concentrato sulla riduzione del biossido di zolfo (SO₂), la fonte del solfato, come mezzo per ridurre l'inquinamento atmosferico. Come risultato di questi sforzi, la SO₂ nella Cina orientale è diminuita significativamente dal 2005. Il problema è che l'inquinamento atmosferico da particolato non ha seguito il medesimo percorso.

Jonathan Moch ha collaborato con la studentessa laureata SEAS Eleni Dovrou(3) e Frank Keutsch, Stonington,(4) professore di ingegneria, scienze atmosferiche, chimica e biologia chimica. Hanno scoperto che gli strumenti usati per analizzare le particelle di foschia possono facilmente interpretare erroneamente i composti dello zolfo come solfati quando sono, di fatto, una molecola chiamata idrossimetil-solfonato (HMS). L'HMS è formata dalla reazione di SO₂ con formaldeide in nuvole o gocce di nebbia.

Utilizzando una simulazione al computer, i ricercatori hanno dimostrato che le molecole HMS possono costituire una grande porzione dei composti di zolfo, osservati in PM_2.5, nella foschia invernale, il che aiuterebbe a spiegare la persistenza di eventi estremi di inquinamento atmosferico nonostante la riduzione di SO₂.

Le fonti primarie di emissioni di formaldeide nella Cina orientale sono i veicoli e le principali strutture industriali come le raffinerie chimiche e petrolifere. I ricercatori raccomandano che i responsabili politici concentrino gli sforzi sulla riduzione delle emissioni da queste fonti per ridurre la foschia estrema nell'area di Pechino.

Successivamente, il team si propone di misurare e quantificare direttamente l'HMS nella foschia di Pechino utilizzando sistemi di osservazione modificati. Il team implementerà anche la chimica zolfo-formaldeide all'interno di un modello di chimica atmosferica. Questo consentirà ai ricercatori di quantificare la potenziale importanza della chimica zolfo-formaldeide che crea l'HMS in tutta la Cina.

“Il nostro lavoro suggerisce un ruolo chiave per questo percorso chimico trascurato durante gli episodi di inquinamento estremo a Pechino”, ha detto Loretta J. Mickley,(5) ricercatrice senior della Harvard SEAS (Paulson School of Engineering and Applied Sciences).

Riferimenti:

(1) Contribution of hydroxymethane sulfonate to ambient particulate matter: A potential explanation for high particulate sulfur during severe winter haze in Beijing

(2) Jonathan Moch

(3) Eleni Dovrou

(4) Frank Keutsch

(5) Loretta J. Mickley

Descrizione foto: Pechino con foschia e senza foschia (Immagine per gentile concessione del dottor Jonathan M. Moch / Harvard SEAS (Paulson School of Engineering and Applied Sciences)

Autore: Edoardo Capuano