Kraftfahrzeugverkehr unterschätzte Quelle städtischer Ammoniakverschmutzung

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Mit Hilfe von Satellitendaten zum ersten Mal aus dem Weltraum untersucht

Durch die Unterbrechung normaler gesellschaftlicher Aktivitäten, wie z. B. des Autofahrens, boten die COVID-19-Sperrungen eine einzigartige Gelegenheit, ihre Auswirkungen auf die Umwelt zu untersuchen. Forscher berichteten am 23.11.2021 in den ACS Environmental Science & Technology Letters, Satellitendaten vor und während des Lockdowns im Frühjahr 2020 in Los Angeles hätten gezeigt, dass Fahrzeuge und nicht die Landwirtschaft die Hauptquelle für Ammoniak (NH3) sind, das kleine Partikel bildet, die zur Luftverschmutzung beitragen und die menschliche Gesundheit schädigen.

Diesel-Auspuff – Foto © Gerhard Hofmann für Solarify

Wenn NH3 in die Atmosphäre gelangt, wird es in winzige Partikel aus anorganischen Verbindungen umgewandelt, darunter Ammoniumsulfat und Ammoniumnitrat. Auf nationaler oder globaler Ebene stammt der größte Teil der NH3-Verschmutzung aus landwirtschaftlichen Quellen, z. B. aus Viehdung. Aber auch Kraftfahrzeuge tragen zu dem Problem bei, da ihre Katalysatoren oder selektiven katalytischen Reduktionssysteme – welche die Emissionen von Stickstoffoxid (NOx) einschließlich NO2 reduzieren sollen – den unerwünschten Nebeneffekt haben, Ammoniakemissionen zu erzeugen. In Städten war es bisher schwer zu sagen, ob die Landwirtschaft oder der Verkehr mehr NH3 emittieren, und man ging davon aus, dass die Landwirtschaft der größere Verursacher sei, obwohl einige arbeitsintensive Messstudien in einigen Städten das Gegenteil nahelegten. Daven K. Henze und seine Kollegen wollten herausfinden, ob sich diese Frage mit Hilfe von Satellitendaten zum ersten Mal aus dem Weltraum beantworten lässt, da ein solcher Ansatz im Prinzip auch auf städtische Gebiete in der ganzen Welt angewendet werden könnte.

Die Forscher konzentrierten sich auf den Westen von Los Angeles, wo frühere Vor-Ort-Messungen ergaben, dass der NH3-Ausstoß von Fahrzeugen unterschätzt wurde. Das Team analysierte Satellitenmessungen von NH3 und NO2. Da die Hauptquelle für NO2 in der Region der Straßenverkehr ist, kann diese Verbindung als Indikator für Veränderungen im Verkehrsaufkommen und für die Ammoniakemissionen von Fahrzeugen im Gegensatz zu denen der Landwirtschaft dienen. Das Team setzte die Konzentrationen der beiden Schadstoffe zueinander in Beziehung und berücksichtigte auch meteorologische Effekte, um die Menge der Ammoniakemissionen zu berechnen, die auf Fahrzeuge zurückgeführt werden können. Sie fanden heraus, dass 60 % bis 84 % der gesamten NH3-Emissionen an diesem städtischen Standort auf Fahrzeuge zurückzuführen sind, was mit den Schätzungen von Modellrechnungen übereinstimmt, aber wesentlich höher ist als der von Regierungsbehörden geschätzte Anteil von 13 % bis 22 %. Die Forscher sagen, dass ihre Ergebnisse darauf hindeuten, dass die gesundheitlichen Auswirkungen von fahrzeugbedingtem Ammoniak mit denen von NOx konkurrieren können, dass sie aber bisher weitgehend unerkannt und unkontrolliert geblieben sind.

Abstract des Artikels in ACS Publications (Environmental Science & Technology Letters): „COVID-19 Lockdowns bieten die erste satellitengestützte Bestätigung, dass Fahrzeuge eine unterschätzte Quelle der städtischen NH3-Verschmutzung in Los Angeles sind“

In-situ-Messungen haben ergeben, dass die Emissionen von Kraftfahrzeugen in vielen Städten die landwirtschaftlichen NH3-Quellen überwiegen, was angesichts des Potenzials von NH3 in Städten, die Belastung des Menschen durch Feinstaub erheblich zu erhöhen, alarmierend ist. Die Bestätigung des Vorkommens von NH3 aus Kraftfahrzeugen in der gesamten Stadt war jedoch aufgrund der Vermischung mit landwirtschaftlichen Quellen eine Herausforderung, so dass routinemäßig davon ausgegangen wird, dass letztere dominieren. Hier berichten wir über NH3-Emissionen von Fahrzeugen auf der Grundlage von TROPOMI NO2 und CrIS NH3 (0,152 kg/s), die mit einer modellbasierten Schätzung (0,178 kg/s) übereinstimmen, und zeigen, dass COVID-19-Lockdowns eine einzigartige Gelegenheit bieten, die ersten satellitengestützten Einschränkungen der NH3-Emissionen von Fahrzeugen für eine ganze städtische Region (westliches Los Angeles) vorzunehmen, die nach unseren Erkenntnissen 60-95 % der gesamten NH3-Emissionen ausmachen, was wesentlich höher ist als die Werte von 13-22 % in staatlichen und nationalen Verzeichnissen. Damit steht ein neues Mittel zur Verfügung, um eine Komponente der Verkehrsemissionen zu begrenzen, deren Auswirkungen mit denen von NOx konkurrieren können, die aber bisher weitgehend unerkannt und unkontrolliert geblieben sind.

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