芝加哥西区是空气污染热点

西北大学的一项新研究发现，芝加哥西部边缘 – 包括北朗代尔和南朗代尔，东加菲尔德公园，阿彻高地和布莱顿公园社区 – 与城市其他地区相比，二氧化氮（NO₂）空气污染浓度高出32%。

在这项新研究中，研究人员开发了一个过程，可以系统地识别三个最先进的空气质量数据集之间的一致和分歧领域：卫星观测，西北大学开发的模拟和Microsoft研究项目Eclipse的传感器。

尽管一个或两个数据集将多个区域确定为NO2热点，但所有三个数据集都一致将芝加哥西区标记为_NO2污染升高。与城市其他地区相比，西区也有更多的黑人、西班牙裔和拉丁裔居民，凸显了这些社区承担的不成比例的污染和健康负担。

该研究今天发表在《环境研究快报》上。

“我们探索的三种工具有时会确定污染升高的不同区域，”西北大学的Anastasia Montgomery说，他领导了这项研究。“这并不一定意味着这些工具不起作用。可能是他们正在看不同的东西。然而，在我们发现数据集之间一致的地区，我们更有信心_NO2 污染显着高。我们使用的三种不同工具都指向西区是一个污染相对于芝加哥平均水平显着升高的地区。

“高空间分辨率空气质量数据有可能通过识别局部热点来揭示不公平的污染暴露，”西北大学的丹尼尔霍顿说，该研究的资深作者。“利用这些科学支持的证据，居民可以倡导变革，政府官员可以制定更有针对性的政策。通过结合和改进识别这些热点的工具，我们可以确保缓解工作为受影响最严重的社区服务。

霍顿是西北大学温伯格艺术与科学学院的地球和行星科学助理教授，他领导气候变化研究小组。蒙哥马利最近完成了她的博士学位，成为霍顿研究小组的成员。

为了进行这项研究，研究人员比较了每个数据集如何量化NO₂。作为化石燃料内燃机的副产品，_NO2 对人体健康非常有害。长期接触这些烟雾会导致支气管炎、肺炎、哮喘甚至过早死亡。在某些条件下，当_NO2 与阳光相互作用时，它也会产生地面臭氧，这与儿童哮喘和其他呼吸系统健康问题有关。

研究中的每个工具都使用不同的方法来收集数据。Microsoft研究的Eclipse项目通过在芝加哥部署100个低成本传感器来收集实时空气质量数据，这些传感器每分钟对空气进行一次采样。西北大学模拟以前在霍顿实验室开发，将排放数据与天气和化学品运输模型相结合，以创建空气质量的邻里估计值。卫星工具每天拍摄一次地球大气层的快照。

“卫星工具对不同波长的光很敏感，”蒙哥马利解释说。“二氧化氮吸收某些波长的光，因此卫星快照可以揭示整个空间中不同水平的二氧化氮浓度。

由于空气污染随季节变化，研究人员查看了二月和八月的空气质量数据。然后，他们确定了关于_NO2热点的高一致性（意味着所有工具都同意），中等一致性（两个工具同意）和低一致性（没有一个工具之间的共识）的社区。

所有工具都一致地将该市的西区确定为8月和2月的热点，无论季节或风向如何。根据月份的不同，估计在这个热点地区生活和工作的501,000人经历的_NO2 浓度比全市平均水平高出16%至32%。

来自卫星和Microsoft Research传感器的数据还确定了共识热点以北的相邻热点，包括奥斯汀，洪堡公园和西加菲尔德公园社区。然而，西北大学的模拟并没有表明该地区存在热点。

“我们的模型在这里没有模拟显着高的污染浓度，但观察表明并非如此，”蒙哥马利说。“由于模型模拟与两个观测数据集不一致，这表明我们的模型存在局限性。也许我们需要调整模型物理场或潜在的排放估计。

另一个中等协议的领域出现在高速公路沿线。虽然卫星数据和西北模拟在高速公路上发现了高_NO2 ，但Microsoft研究数据却没有。

“我们认为这是因为芝加哥的大多数高速公路通常高于街道水平，”蒙哥马利说。“Microsoft公交车站放置了传感器，这些公交车站总是在街道上，所以他们没有很好地捕捉到高架的州际走廊。

尽管这些工具可能在热点上存在分歧，但热点背后的原因是肯定的。所有高度或中等一致性的地区都被视为交通繁忙和中度至高度工业化的地区。

蒙哥马利说：“像我们在这项研究中使用的工具可以用作监测城市的补充组件，以显示最需要有针对性的发明的地方。“我们可以看看那里的分区以及谁受到影响。可以实施政策来激励发动机怠速限制，建筑标准或购买电动汽车。

这项研究，“跨多种空气质量产品的城内_NO2 热点检测”，得到了美国国家科学基金会和Microsoft研究的支持。