Patrol smogowy

Gdy jego samolot ląduje, profesor MIT i laureat Nagrody Nobla Mario Molina wygląda przez okno, obserwując, jak niebo zmienia się z niebieskiego na brązowe. Gęsta chmura dymu i kurzu zagraża miastu w dole, a Molina widzi dziesiątki samochodów, ciężarówek i autobusów wyrzucających w niebo spaliny. Gdy pada na ziemię, wychodzi na zewnątrz i od razu czuje, jak palą mu płuca. Z trudem dostrzega pierścień gór na zamglonym horyzoncie. Wtedy Molina wie, że jest w Mexico City, jego rodzinnym mieście i jednym z najbardziej zanieczyszczonych miast na świecie.

Ta scena powtarza się wiele razy w roku. Molina często podróżuje do Mexico City, aby poznać skuteczne strategie kontroli zanieczyszczenia powietrza. Jest jednym z liderów zespołu badawczego wywodzącego się ze zintegrowanego programu MIT dotyczącego miejskiego, regionalnego i globalnego zanieczyszczenia powietrza, kierowanego przez jego żonę Luisę z Harvard School of Public Health oraz inne instytucje z USA, Meksyku i Europy. Dzięki finansowaniu z MIT, rządu meksykańskiego i Narodowej Fundacji Nauki, naukowcy mierzą zanieczyszczenia z różnych źródeł i w różnych częściach miasta i wykorzystują te informacje, aby pomóc w podejściu do kontroli zanieczyszczeń rzemieślniczych. Ich celem jest znalezienie praktycznych rozwiązań dla Mexico City i wykorzystanie ich jako modelu do walki z zanieczyszczeniem powietrza w innych megamiastach.

Bałagan w Meksyku

Liczące prawie 20 milionów mieszkańców miasto Meksyk jest drugim co do wielkości obszarem miejskim na świecie (po Tokio). Współistnieje tam ponad 3,5 miliona pojazdów i około 35 000 gałęzi przemysłu, które każdego dnia wytwarzają tysiące ton zanieczyszczeń. Z powodu ciepłego klimatu i dużej wysokości w dolinie gromadzą się zanieczyszczenia – uwięzione przez otaczające góry – a światło słoneczne chemicznie przekształca je w inne, bardziej niebezpieczne związki, które gromadzą się w atmosferze i tworzą smog. W przeciwieństwie do dużych miast USA, w których stężenia niektórych zanieczyszczeń przekraczają dopuszczalne limity tylko kilka razy w roku, Meksyk przekracza te limity prawie 300 dni w roku. Miasto się dusi.

Kilkadziesiąt lat temu problem był jeszcze gorszy. Aby z tym walczyć, rząd meksykański przeprowadził w latach 90. agresywną kampanię zarządzania jakością powietrza, znacznie zmniejszając zanieczyszczenie i poziomy toksycznych związków, takich jak ołów stosowany w paliwie. Jednak niektóre z proponowanych środków kontroli były zbyt drogie do wdrożenia. W rezultacie ludność nadal jest narażona na niebezpieczne stężenia zanieczyszczeń w powietrzu.

Problem nie ma jednego, natychmiastowego rozwiązania. Skuteczne strategie muszą równoważyć czynniki ekonomiczne, społeczne i technologiczne, ponieważ środki takie jak ograniczenia ruchu pojazdów mają bezpośredni wpływ na gospodarkę i mobilność ludzi. Wyzwaniem jest zmniejszenie zanieczyszczenia, podczas gdy miasto wciąż się rozwija, mówi Molina, który w 1995 roku zdobył Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii za pomoc w ujawnieniu, że gazy chlorofluorowęglowe – dawniej stosowane jako propelenty w puszkach aerozolowych i jako czynniki chłodnicze w klimatyzatorach – były niszczenie warstwy ozonowej ziemi.

Badania smogowe prowadzone przez grupę Molinas są podstawą strategicznego planowania 10-letniego programu zarządzania jakością powietrza w mieście. Grupa pomaga meksykańskim decydentom odpowiadać na pytania takie jak: Jakie ulepszenia są opłacalne i nie wpłyną na produktywność i mobilność? Jakie zanieczyszczenia i źródła należy kierować? Czy rząd powinien nałożyć ograniczenia na wiek pojazdów, zmienić skład paliw, czy zamknąć zakłady przemysłowe w pobliżu miasta? Aby pomóc odpowiedzieć na te pytania, zespół wykorzysta zebrane dane o zanieczyszczeniach do ulepszenia swojego atmosferycznego modelu komputerowego, który symuluje chemię powietrza i pokazuje, co by się stało, gdyby zmieniono różne zmienne. Potrzebujemy narzędzia do oceny, co zrobią różne proponowane strategie. To narzędzie, które pozwala odpowiedzieć na pytania „co, jeśli”, mówi Molina, obecnie profesor Instytutu. W ten sposób możemy uszeregować środki według ważności, znaleźć te najskuteczniejsze.

Według Adrina Fernndeza, dyrektora generalnego ds. badań nad zanieczyszczeniami miejskimi, regionalnymi i globalnymi w Narodowym Instytucie Ekologii, departamencie badawczym meksykańskiego Ministerstwa Środowiska, Meksyk nigdy wcześniej nie przeprowadzał takiej oceny atmosfery. Po raz pierwszy tak wiele osób z różnych dziedzin pracuje w skoordynowany sposób, aby zagłębić się w korzenie problemu, mówi Fernndez.

Laboratorium mobilne

Zespół MIT rozpoczął swoją pracę w 1999 roku od przeprowadzenia wstępnych badań w celu oceny różnych strategii kontroli zanieczyszczenia powietrza. Naukowcy próbowali wykorzystać swój model komputerowy do symulacji chemii atmosferycznej, ale natrafili na mur: brak wiarygodnych danych o źródłach zanieczyszczeń. Nie wiedząc, skąd pochodzi zanieczyszczenie, kiedy zanieczyszczenia były najgorsze w ciągu dnia i roku oraz które regiony miasta najbardziej ucierpiały, mieli trudności z oceną scenariuszy kontroli zanieczyszczeń.

Ta potrzeba dokładnych danych doprowadziła do kompleksowej, pięciotygodniowej kampanii pomiarowej w terenie, mającej na celu określenie poziomów i źródeł zanieczyszczeń z nieosiągalnym dotąd stopniem szczegółowości. Kampania została zakończona zeszłej wiosny. Uczestniczyło w nim ponad 30 instytucji ze Stanów Zjednoczonych, Meksyku, Niemiec, Szwajcarii i Szwecji. Wysiłek ten wymagał dużej koordynacji logistycznej i masy wyrafinowanego sprzętu.

Na pierwszym miejscu wśród narzędzi badawczych znalazła się furgonetka przewożąca najnowocześniejsze instrumenty o wartości 1,5 miliona dolarów do identyfikacji gazów i cząstek oraz pomiaru ich stężenia w czasie rzeczywistym. (Tradycyjne metody pomiaru, w których papierowe filtry są narażone na zanieczyszczenia, a następnie analizowane w laboratorium, zwykle zajmują godziny lub nawet dni.) To mobilne laboratorium, opracowane przez firmę Billerica, MA Aerodyne Research, ścigane samochody, kabiny, ciężarówki, autobusy i colectivos-22-miejscowe mikrobusy-do pomiaru ich emisji. Furgonetka była również wyposażona w odbiornik Globalnego Systemu Pozycjonowania, kamerę i prędkościomierz, dzięki czemu badacze mogli skorelować zmierzone emisje z charakterystyką każdego pojazdu i warunkami jazdy.

To jak polowanie, mówi Linsey Marr, doktorantka, która brała udział w kampanii terenowej. Jeździsz dookoła, a kiedy widzisz pojazd, za którym chcesz gonić, starasz się pozostać tuż za nim, podążając za nim wystarczająco blisko, aby inne pojazdy nie dostały się pomiędzy. Naukowcy w furgonetce – jeden obok kierowcy i trzech z tyłu – nie spuszczali oczu z kilku ekranów, wiwatując, gdy znaleźli się za dużą, brudną ciężarówką z silnikiem diesla, a na wykresie pojawił się skok monitorujący stężenie dwutlenku węgla. Oznaczało to, że znaleźli się dokładnie w pióropuszu ciężarówki.

Ale nie zawsze było łatwo ścigać trucicieli. Niektórzy kierowcy ciężarówek byli podejrzliwi, że śledzą ich furgonetki z wystającymi z niej dziwnymi przyrządami. Zjechali na pobocze i zatrzymali się. A podążanie za nieustraszonymi taksówkarzami po Mexico City było prawie beznadziejne. W końcu jeden z badaczy musiał przywołać taksówkę i poprosić kierowcę, żeby jechał powoli.

Czasami naukowcy parkowali furgonetkę na jeden lub dwa dni w określonym regionie miasta, aby uzyskać dokładniejsze pomiary dla tego obszaru. W ten sposób zbudowali szczegółową mapę zanieczyszczenia w mieście. Kampania terenowa obejmowała również wykonanie pomiarów w centrali projektu, która została celowo zlokalizowana na silnie zanieczyszczonym terenie. Dane zebrane tam iw furgonetce ostatecznie przyczynią się do lepszych prognoz chemii atmosferycznej.

Przez Johna MacNeilla.

Wczesne wyniki

Dotychczasowe pomiary wykazały wyjątkowo wysokie stężenia zanieczyszczeń, takich jak ozon i tzw. pył zawieszony. W stratosferze ozon blokuje szkodliwe promieniowanie ultrafioletowe słońca, ale na poziomie gruntu jest to toksyczny gaz, który podrażnia płuca. Pył zawieszony — mikroskopijne cząsteczki węgla i innych związków — jest jeszcze bardziej niebezpieczny, ponieważ wnika głęboko w płuca i może powodować poważne choroby układu oddechowego. Według grupy Harvard School of Public Health, 10-procentowe zmniejszenie stężenia drobnych cząstek stałych stanowiłoby korzyść zdrowotną rzędu 2 miliardów dolarów rocznie w postaci zmniejszonych kosztów szpitalnych i strat produktywności.

Ponadto naukowcy po raz pierwszy wykryli pewne substancje chemiczne w powietrzu Meksyku. Te toksyczne substancje, powstające podczas rozkładu emisji z pojazdów mechanicznych w atmosferze w obecności światła słonecznego, były wcześniej wykrywane tylko w badaniach laboratoryjnych. Zaobserwowali także niezwykłą aktywność chemiczną, rzadko spotykaną na innych obszarach miejskich, w grupie związków rakotwórczych zwanych wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi.

Członkowie grupy dopiero zaczynają analizować setki gigabajtów zebranych danych. Dysponując dokładnymi informacjami, mają nadzieję ulepszyć swoje modele zanieczyszczeń i scenariusze projektów dla różnych rodzajów strategii kontroli zanieczyszczeń w Mexico City. Na przykład, jaki jest wpływ, powiedzmy, poprawy transportu publicznego? Albo egzekwowanie przepisów dotyczących maksymalnego wieku taksówek i mikrobusów? Nie robimy tego tylko ze względu na naukę, mówi Luisa Molina, która koordynowała kampanię terenową. Wiele z tych eksperymentów to pytania związane z polityką, które chcemy poznać.

Ostatecznie naukowcy mają nadzieję, że ich prace w Mexico City doprowadzą do rozwiązania, które będzie można dostosować do innych zanieczyszczonych megamiast, zwłaszcza w krajach rozwijających się. Wiele z tych miast, takich jak So Paulo, Bangkok i Pekin, wciąż się rozwija i nie stać ich na drogie środki lub badania w zakresie przeciwdziałania zanieczyszczeniom. Projekt prowadzony przez MIT może dać im zrozumienie problemu, którego sami nigdy nie mogliby osiągnąć.

Może minąć kilka lat, zanim wszystkie wyniki projektu w Meksyku staną się dostępne, a ludność odczuje rzeczywiste efekty. Ale Mario Molina jest przekonany, że praca przyniesie korzyści. Do pewnego stopnia już się to dzieje, mówi. Po prostu przyspieszamy proces, upewniając się, że wszystko działa poprawnie. Być może w ciągu kilku lat, kiedy Molina ponownie poleci do swojego rodzinnego miasta, gęsta, brązowa chmura, która spowija miasto, zniknie.

ukryć