211service.com
Smog patrouille
Terwijl zijn vliegtuig landt, tuurt MIT-professor en Nobelprijswinnaar Mario Molina door het raam en ziet de lucht veranderen van blauw in bruin. Een dikke wolk van rook en stof bedreigt de stad beneden, en Molina ziet tientallen auto's, vrachtwagens en bussen uitlaatgassen de lucht in blazen. Eenmaal op de grond stapt hij naar buiten en voelt meteen zijn longen branden. Hij kan de ring van bergen aan de wazige horizon nauwelijks onderscheiden. Dan weet Molina dat hij in Mexico-Stad is, zijn geboorteplaats en een van de meest vervuilde steden ter wereld.
Dit tafereel wordt vele malen per jaar herhaald. Molina reist regelmatig naar Mexico-Stad om effectieve strategieën voor de bestrijding van luchtverontreiniging te bestuderen. Hij is een van de leiders van een onderzoeksteam van MIT's Integrated Program on Urban, Regional and Global Air Pollution, dat wordt geleid door zijn vrouw, Luisa, de Harvard School of Public Health, en andere Amerikaanse, Mexicaanse en Europese instellingen. Met financiering van het MIT, de Mexicaanse regering en de National Science Foundation meten de onderzoekers de vervuiling van verschillende bronnen en in verschillende delen van de stad en gebruiken ze deze informatie om verontreinigingsbeheersingsmethoden te ontwikkelen. Hun doel is om werkbare oplossingen te vinden voor Mexico-Stad en deze als model te gebruiken voor de bestrijding van luchtvervuiling in andere megasteden.
De puinhoop in Mexico-Stad
Met bijna 20 miljoen inwoners is Mexico-Stad het op één na grootste stedelijke gebied ter wereld (na Tokio). Meer dan 3,5 miljoen voertuigen en ongeveer 35.000 industrieën bestaan daar naast elkaar, die elke dag duizenden tonnen verontreinigende stoffen produceren. Vanwege het warme klimaat en de grote hoogte verzamelen verontreinigende stoffen zich in de vallei die wordt vastgehouden door de omliggende bergen, en zonlicht zet ze chemisch om in andere, gevaarlijkere verbindingen die zich ophopen in de atmosfeer en smog vormen. In tegenstelling tot grote Amerikaanse steden, waar de concentraties van bepaalde verontreinigende stoffen slechts een paar keer per jaar de aanvaardbare limieten overschrijden, overschrijdt Mexico-Stad deze limieten bijna 300 dagen per jaar. De stad verstikt zichzelf.
Een paar decennia geleden was het probleem nog erger. Om dit te bestrijden, voerde de Mexicaanse regering in de jaren negentig een agressieve campagne voor het beheer van de luchtkwaliteit, waardoor de vervuiling en de niveaus van giftige stoffen, zoals het lood dat in brandstof wordt gebruikt, aanzienlijk zijn verminderd. Sommige van de voorgestelde beheersmaatregelen waren echter te duur om te implementeren. Als gevolg hiervan wordt de bevolking nog steeds blootgesteld aan gevaarlijke concentraties van verontreinigende stoffen in de lucht.
Het probleem heeft geen enkele, onmiddellijke oplossing. Effectieve strategieën moeten economische, sociale en technologische factoren in evenwicht houden, aangezien maatregelen zoals beperkingen op het verkeer van voertuigen een directe impact hebben op de economie en de mobiliteit van mensen. De uitdaging is om de vervuiling te verminderen terwijl de stad nog steeds groeit, zegt Molina, die in 1995 de Nobelprijs voor scheikunde won omdat ze hielp onthullen dat chloorfluorkoolstofgassen - vroeger gebruikt als drijfgassen in spuitbussen en als koelmiddel in airconditioners - waren vernietiging van de ozonlaag van de aarde.
Het smogonderzoek van de Molinas-groep vormt de basis voor het strategische planningsaspect van een 10-jarig luchtkwaliteitsbeheerprogramma voor de stad. De groep helpt Mexicaanse beleidsmakers bij het beantwoorden van vragen als: Welke verbeteringen zijn financieel haalbaar en hebben geen invloed op productiviteit en mobiliteit? Welke verontreinigende stoffen en bronnen moeten worden aangepakt? Moet de overheid beperkingen opleggen aan de leeftijd van voertuigen, de samenstelling van brandstoffen wijzigen of fabrieken in de buurt van de stad sluiten? Om deze vragen te helpen beantwoorden, zal het team gegevens gebruiken die het heeft verzameld over verontreinigende stoffen om zijn atmosferische computermodel te verbeteren, dat de chemie van de lucht simuleert en laat zien wat er zou gebeuren als verschillende variabelen zouden worden gewijzigd. We hebben een instrument nodig om te beoordelen wat de verschillende voorgestelde strategieën zullen doen. Het is een hulpmiddel om wat-als-vragen te beantwoorden, zegt Molina, nu instituutshoogleraar. Zo kunnen we de maatregelen prioriteren, de meest efficiënte vinden.
Mexico heeft nog nooit een atmosferische beoordeling als deze uitgevoerd, volgens Adrin Ferndez, algemeen directeur van onderzoek naar stedelijke, regionale en mondiale vervuiling bij het National Institute of Ecology, de onderzoeksafdeling van het Mexicaanse ministerie van Milieu. Het is de eerste keer dat er zoveel mensen uit verschillende gebieden op een gecoördineerde manier werken om diep in de wortels van het probleem te duiken, zegt Ferndez.
Mobiel laboratorium
Het MIT-team begon zijn werk in 1999 met het uitvoeren van enkele voorbereidende studies om verschillende strategieën voor de beheersing van luchtverontreiniging te beoordelen. De onderzoekers probeerden met hun computermodel atmosferische chemie te simuleren, maar ze stuitten op een muur: een gebrek aan betrouwbare gegevens over vervuilingsbronnen. Zonder uit te zoeken waar de vervuiling vandaan kwam, wanneer vervuilende stoffen het ergst waren gedurende de dag en het jaar, en welke regio's van de stad onder andere de ergste vervuiling hadden, hadden ze moeite met het evalueren van de wat als-scenario's van vervuilingsbeheersing.
Deze behoefte aan nauwkeurige gegevens leidde tot een uitgebreide veldmetingscampagne van vijf weken die gericht was op het lokaliseren van vervuilingsniveaus en bronnen met een mate van specificiteit die nooit eerder was bereikt. Afgelopen voorjaar is de campagne afgerond. Meer dan 30 instellingen in de Verenigde Staten, Mexico, Duitsland, Zwitserland en Zweden namen deel. De inspanning vereiste veel logistieke coördinatie en een massa geavanceerde apparatuur.
De belangrijkste van de onderzoeksinstrumenten was een busje met $ 1,5 miljoen aan ultramoderne instrumenten om gassen en deeltjes te identificeren en hun concentraties in realtime te meten. (Conventionele meetmethoden, waarbij papieren filters worden blootgesteld aan vervuiling en later in een laboratorium worden geanalyseerd, nemen gewoonlijk uren of zelfs dagen in beslag.) Dit mobiele laboratorium, ontwikkeld door het in Billerica, MA gevestigde Aerodyne Research, achtervolgde auto's, taxi's, vrachtwagens, bussen en colectivos-microbussen met 22 zitplaatsen - om hun emissies te meten. Het busje was ook uitgerust met een Global Positioning System-ontvanger, een camera en een snelheidsmeter, zodat onderzoekers de gemeten emissies konden correleren met de kenmerken van elk voertuig en met de rijomstandigheden.
Het is als een jacht, zegt Linsey Marr, een postdoc die deelnam aan de veldcampagne. Je rijdt rond en wanneer je een voertuig ziet dat je wilt achtervolgen, probeer je er vlak achter te blijven en het dichtbij genoeg te volgen zodat andere voertuigen er niet tussen kunnen komen. De onderzoekers in het busje - een naast de bestuurder en drie achterin - hielden hun ogen op verschillende schermen gericht en juichten toen ze achter een grote, vuile dieseltruck stapten en er een piek verscheen in de grafiek die de kooldioxideconcentratie volgde. Dit betekende dat ze precies in de pluim van de vrachtwagen zaten.
Maar het was niet altijd gemakkelijk om de vervuilers te achtervolgen. Sommige vrachtwagenchauffeurs hadden argwaan dat ze werden gevolgd door een busje met vreemde instrumenten die eruit staken. Ze gingen naar de kant van de weg en stopten. En het was bijna hopeloos om onverschrokken taxichauffeurs door Mexico-Stad te volgen. Uiteindelijk moest een van de onderzoekers een taxi aanhouden en de chauffeur vragen om, nou ja, langzaam te rijden.
Soms parkeerden de onderzoekers het busje een of twee dagen in een bepaalde regio van de stad om nauwkeurigere metingen voor dat gebied te verkrijgen. Zo maakten ze een gedetailleerde kaart van de vervuiling in de stad. De veldcampagne omvatte ook metingen op het hoofdkantoor van het project, dat zich met opzet in een zwaar vervuild gebied bevond. De data die daar en in het busje worden verzameld, zullen uiteindelijk bijdragen aan betere voorspellingen van de atmosferische chemie.
Door John MacNeill.
Vroege resultaten
Tot nu toe hebben de metingen extreem hoge concentraties van verontreinigende stoffen zoals ozon en zogenaamde fijnstof aan het licht gebracht. In de stratosfeer blokkeert ozon de schadelijke ultraviolette straling van de zon, maar op grondniveau is het een giftig gas dat de longen irriteert. Fijnstof - microscopisch kleine deeltjes koolstof en andere verbindingen - is nog gevaarlijker, omdat het diep in de longen doordringt en ernstige luchtwegaandoeningen kan veroorzaken. Volgens de Harvard School of Public Health-groep zou een vermindering van 10 procent van de concentratie van fijnstof een gezondheidsvoordeel betekenen van ongeveer $ 2 miljard per jaar in lagere ziekenhuiskosten en productiviteitsverliezen.
Bovendien ontdekten de onderzoekers voor het eerst bepaalde chemicaliën in de lucht van Mexico-Stad. Deze giftige stoffen, die ontstaan wanneer emissies van motorvoertuigen in de atmosfeer ontbinden in aanwezigheid van zonlicht, werden voorheen alleen gedetecteerd in laboratoriumstudies. Ze observeerden ook een ongebruikelijke chemische activiteit, die zelden wordt gezien in andere stedelijke gebieden, in een groep kankerverwekkende verbindingen die polycyclische aromatische koolwaterstoffen worden genoemd.
Groepsleden beginnen nu pas de honderden gigabytes aan gegevens die ze hebben verzameld te analyseren. Met nauwkeurige informatie hopen ze hun vervuilingsmodellen en projectscenario's voor verschillende soorten strategieën voor vervuilingsbeheersing in Mexico-Stad te verbeteren. Wat is bijvoorbeeld de impact van bijvoorbeeld het verbeteren van het openbaar vervoer? Of het handhaven van regels over de maximale leeftijd van taxi's en microbussen? We doen dit niet alleen vanwege de wetenschap, zegt Luisa Molina, die de veldcampagne coördineerde. Veel van deze experimenten zijn beleidsgestuurde vragen die we willen weten.
Uiteindelijk hopen de onderzoekers dat hun werk in Mexico-Stad zal leiden tot een oplossing die kan worden aangepast aan andere vervuilde megasteden, met name die in ontwikkelingslanden. Veel van deze steden, zoals So Paulo, Bangkok en Peking, groeien nog steeds en kunnen zich geen dure maatregelen of onderzoek tegen vervuiling veroorloven. Het door het MIT geleide project zou hen inzicht kunnen geven in het probleem dat ze alleen nooit zouden kunnen bereiken.
Het kan enkele jaren duren voordat alle resultaten van het Mexico-project beschikbaar zijn en de bevolking de echte effecten voelt. Maar Mario Molina is ervan overtuigd dat het werk voordelen zal opleveren. Tot op zekere hoogte gebeurt het al, zegt hij. We versnellen alleen het proces en zorgen ervoor dat het goed werkt. Misschien is binnen een paar jaar, als Molina weer naar zijn geboorteplaats vliegt, de dikke, bruine wolk die de stad bedekt, verdwenen.