Как мы можем улучшить контроль загрязнения воздуха?

Мнение по охране окружающей среды

Мы, как общество должно поддерживать эти уроки в виду, когда мы поставили будущих экологических целей, стратегий, законов и правил.

Иногда политические желания нации опередить научных знаний и технологий для удовлетворения этих желаний. Экологические стандарты были созданы на основе желаемых целей, но даже после нескольких лет постоянного прогресса, некоторые из этих целей не была достигнута.

Два таких ситуациях включать нормы для качества окружающего воздуха для озона и смешения метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ) в бензин. В 1970 году Закон о чистом воздухе созданной Национальной стандарты качества окружающего воздуха, которые должны быть достигнуты в течение семи лет. Сегодня, однако, Лос-Анджелес, Чикаго, Хьюстоне, Нью-Йорке и многих других городах продолжают работать для достижения норма озона. Озон был сокращен на протяжении последних 30 лет, но достижения строгого федерального стандарта до сих пор кажется далекой цели. В случае МТБЭ в бензине, неспособность использовать имеющиеся знания привели к образованию сомнительной политики.

Если мы не понимаем, истории, мы обречены повторять ее. Может быть, наши 20/20 задним числом за последние три десятилетия даст нам ключ, чтобы помочь нам сделать лучше в будущем, не только в отношении озона, но и другие проблемы загрязнения воздуха, а также (таких, как новый стандарт для малых частиц). В этой статье описываются некоторые важные уроки, извлеченные из озона и МТБЭ опытом. Она не предназначена как критику людей и учреждений, участвующих в ранних решений и программ - они в лучшем случае они могли со знанием и средств, имеющихся в данный момент. К счастью, оба научных знаний и технологий управления значительно улучшились на протяжении многих лет (хотя Есть еще серьезные ограничения). Но мы должны извлечь уроки из истории, если мы хотим, чтобы большинство из этих достижений.

Озон nonattainment

За последние 50 лет, вероятно, больше денег и усилий было затрачено для контроля озона, чем на всех других проблем загрязнения воздуха, вместе взятых. Наши посредственный успех до сих пор отчасти на один аспект этой сложной проблемы.

Озон образуется в городских атмосфер реакции двух классов загрязнителей: летучих органических соединений (ЛОС), включая выбросы от промышленных процессов, транспортных средств, испарение растворителя, станции окрестности услуг и многих других источников, и окислов азота (NO ^ югу х ^ ), главным образом за сжиганием процессы, такие как те, что на электростанциях, промышленных котлов и транспортных средств. Значительные образование озона также требует солнечного света в целях активизации реакции и относительно неизменным атмосферу, чтобы обеспечить несколько часов времени реакции до прекурсоров (ЛОС и NO ^ югу х ^) расходиться.

В 1970-х научных знаний о фотохимии озона было незначительным. Государственными регулирующими органами поручено разработать Планы государства была большая проблема - не было никакой возможности, чтобы выбрать необходимые стратегии для достижения контроля озонового стандарт, основанный на достоверных научных данных. Не удивительно, что стандарт не был достигнут в 1975 или 1977, так как закон, то обязательно!

Там всегда было некоторая неопределенность, к какой категории прекурсоров, чтобы управлять - ЛОС, NO, или какой-либо комбинации. Инструкции по охране окружающей среды государства в 1971 году были контролировать ЛОС; NO, контроль был не считается важным.

Решения были сделаны на основе этих инструкций, и огромные ресурсы были израсходованы на контроль ЛОС около 25 лет, с очень мало усилий для снижения NO ^ х ^ к югу. Выбросы ЛОС были значительно сокращены, но снижение уровня концентрации озона была пропорционально гораздо меньше. Эти разочаровывающие результаты во многих районах далеки от достижения стандарта. Как Конгресса и EPA начал работать на том, что стал Закон о чистом воздухе Поправки 1990 года, приблизительно в 100 городах по-прежнему превышал озона стандарт - многие с большим отрывом. сроки обязательного достижения приходили и уходили, только чтобы быть расширена - 1975, 1977, 1982, 1987, и теперь, скользящей шкале в зависимости от серьезности проблемы озона в каждом городском районе. Например, срок в Лос-Анджелесе, который был назначен в качестве крайней nonattainment области, намечен на 2010 год, тогда как для городов, которые являются серьезными областях nonattainment срок 2007 или 2005 году.

Еще в 1960 году, за несколько биологи иногда спрашивают о растительности. Растения излучают различных органических соединений, как естественная часть процесса фотосинтеза. Могут ли эти материалы изменить обычные представления о роли ЛОС и NO, а прекурсоров озона? Как правило, этот вопрос получил мало внимания, и ответ был быстрым "нет". Однако в начале 1990-х годов, достаточно много людей смотрели на этот вопрос предлагают важную гипотезу, что было подтверждено проведение дальнейшей работы и учебы. Во многих городских районах, так называемых биогенных выбросов (т.е. те, природного происхождения) были значительную часть от общего кадастра ЛОС области (60% -70% для некоторых регионов).

Кроме того, компьютерное моделирование показали, что даже полная ликвидация всех выбросов ЛОС в результате деятельности человека в некоторых районах не приведет к достижению норма озона. Если эти прогнозы компьютера точным, стратегия, включающая только по сокращению выбросов ЛОС никогда не приведет к достижению стандарт!

Таким образом, после многих лет подчеркнуть ЛОС, NO ^ х ^ к югу контроль вдруг стала в центре внимания регулирующих мер. Многие организации сейчас занимаются разработкой и приступить к осуществлению всеобъемлющих планов потребует значительных NO ^ х ^ к югу сокращений. Конечно, у нас нет еще 30 лет - последний срок, в Лос-Анджелесе, в настоящее время только 9 лет.

Теперь легко видеть, что некоторые исследовательские проекты по биогенных выбросов в 1970-е могли бы сделать огромную разницу. Это дало бы возможность сохранить лучший баланс между сокращением выбросов ЛОС и NO ^ х ^ к югу сокращения в течение последних двух десятилетий или больше. Нет сомнений, что сократило бы много лет общее время, необходимое для достижения норма озона, с экономию для общественности, которые бы на многие миллиарды долларов.

В прошлом ученые время от времени напоминает нам, что мы должны понять, лежащих в основе науки до много денег и сил расходуется на программы контроля. Например озона nonattainment доказывает мудрость этого заявления.

МТБЭ в бензине

В 1980-х, некоторые люди думали, что наш прогресс в создании более чистых и экологически чистых автомобилей достигла плато, и что дальнейшие значительные успехи, вряд ли. (Это скоро оказались неверными.) Внимание сместился с транспортных средств, топлива, чтобы видеть, чистого сжигания бензина и дизельного топлива будет способствовать сокращению озона и очистки воздуха. В чистом воздухе 1990 года поправок к закону о Конгресса включала два основных инициатив, основанных на этой концепции:

* Кислородом бензина, предназначенная для уменьшения выбросов окиси углерода (бензин поставщики должны были добавить 2,7% кислорода в бензине, в надежде, что это приведет к сокращению неполного сгорания, в результате которых выше содержание СО в выхлопных)

* Изменить бензина, предназначенная для уменьшения образования озона за счет сокращения некоторых избирателей, что бензин высокой реактивной в формировании содержания озона (добавление меньшее количество кислорода, 2,0%, было необходимо).

Некоторые кислородсодержащих органических соединений совместимых с бензином были исследованы в качестве кандидатов на поставку необходимого кислорода. Наиболее подходящим оказался МТБЭ и этанола, но ряд факторов затрудняет сделать четкий выбор. Среди этих факторов политического давления со стороны зерновых государств в пользу этанола. Тем не менее, этанол / смеси бензина более высоким давлением пара, в результате чего большие потери на испарение и предполагаемое увеличение выбросов ЛОС и, следовательно, озона. МТБЭ был фаворитом, но некоторые поставщики решили этанола из-за политических предпочтений или более низкой цене только для конкретной местности.

После кислородом бензина требование вступило в силу, мало жалоб на запах и другие возможные проблемы с МТБЭ были услышаны, но большинство из них спало, и продолжала использовать МТБЭ. Но в 1999 году, губернатор Калифорнии запретили использование МТБЭ, чтобы быть эффективной, как только заменители могут быть предоставлены. Причина не имеет ничего общего с загрязнением воздуха. Напротив, было установлено, что МТБЭ были многочисленные загрязненных колодцев, поскольку она просочилась из подземных резервуаров для хранения бензина в грунтовые воды.

Еще немного предварительного изучения и оценки могли бы предотвратить эти проблемы, по двум причинам. Во-первых, добавление кислорода к бензину имело смысл в 1980-х годов, когда большинство автомобилей на шоссе, механические карбюраторов для контроля воздушного соотношении топлива и механическим дистрибьюторов по регулированию зажигания. Но к тому времени 1990 были приняты поправки, новые автомобили были оснащены впрыском топлива и многое-более точной компьютеризированной системы управления. Они также датчики кислорода в выхлопных соответствии с системой управления с обратной связью. Кислород добавил бензина приводит к тому компьютеру, чтобы компенсировать за счет сокращения горючей смеси, а значит, с или без кислорода в бензине, компьютер будет делать все возможное, чтобы двигатель работал в точном соответствии с инструкциями в программном обеспечении. Современная технология считается весьма эффективным в этом как раз то.

Во-вторых, органические соединения с кислородом в молекуле, вероятно, имеют более высокую растворимость в воде, чем углеводороды. Возможность загрязнения подземных вод с МТБЭ должны были подозревали с самого начала.

В этом случае знания была доступна в отношении использования МТБЭ, и это знание должно было быть рассмотрен до принятия политических решений были осуществлены. Причины для добавления кислорода на бензин не применяется время таких действий стало обязательным. Конечно, если бензин поставщик выбирает для использования МТБЭ или других кислородом увеличить октановое или по какой другой причине, это можно сделать безопасно, так как комплексных норм EPA для контроля утечек из подземных резервуаров полностью вступил в силу в 1998 году.

Выводы

Я считаю, некоторые выводы должны иметь в виду, как мы планируем дополнительные меры для удовлетворения нынешнего уровня озона, развивать наши программы контроля озонового соблюдать новые 8-х стандартных, оценивать мелких частиц (ТЧ 2,5), и делать все, что еще может продиктованы будущих научных знаний и юридических оснований. Другие могут иметь разные идеи. Но нет никаких свидетельств того, что эксперты воздуха по контролю за загрязнением собираетесь работать вне задания. Будущее встреч и дискуссий поможет всем нам сделать лучше, чтобы мы могли удовлетворить спрос публики на дальнейшее улучшение качества воздуха. Вот некоторые из моих идей.

Мы должны понять, лежащих в основе науки до основных обязательств, денег и усилий по внедрению новых программ. Это было сказано раньше, но часто не учитываются. Совершенно очевидно и не требует дальнейшего обсуждения.

Обязательных сроков достижения в федеральном Законе о чистом воздухе, как представляется, оказались контрпродуктивными. Общественность в заблуждение Конгресса обещает (в виде законов) для очистки воздуха в течение нескольких лет. Люди чувствуют себя обманутыми на многочисленные обещания, которые не были выполнены. Но каждый атмосферного химик я знал в начале 1970-х смеялись представление об устранении такой сложной проблемы, в пять или шесть лет, когда никто из них не понимал многое об основных химических процессов в атмосфере участие.

Кстати, стандарт, то было 80 частей на миллиард, 1-ч среднем концентрация так близко к естественному фону, что многие сказал, что никогда не будут достигнуты в крупных городах области. Даже после того, стандарт был изменен в 1978 году до 120 частей на миллиард текущего, 1-ч среднем, некоторые из них полагают, что потребуется от 20 до 30 лет, чтобы достичь этого.

Обязательные сроки и сделать ее более трудно оправдать долгосрочных исследований, которые необходимы для основных инноваций. Предыдущая 5 -, 7 - и 10-летнего сроки левой большинство компаний пытаются найти быстрые решения, которые могли бы быть реализованы в течение нескольких лет. Таким образом, многие изменения не были значительные улучшения, а постепенное улучшение хорошо налаженной технологии. Это пик, чтобы найти быстрое решение ликвидировать некоторые из возможностей, долго - ряд исследований и развития, которые в конечном итоге могли бы обеспечить гораздо более эффективные решения.

Оглядываясь назад, с 30-летнего точки зрения чистых автомобилей и наиболее эффективных промышленных контроля возникли в результате кумулятивного успехи, достигнутые за два или три десятилетия. За это время, обязательные сроки следовали один за другим в быстрой последовательности, с мало влияет на конечный результат.

Закон о чистом воздухе требует EPA устанавливать национальные стандарты качества окружающего воздуха на уровне, который позволит устранить все неблагоприятные последствия для здоровья, а затем добавить фактор безопасности. Это благородная цель, требующая высокой степени совершенства. Там, безусловно, ничего плохого с установлением высоких целей. Но это одна была привязана к короткие сроки для достижения цели на проблемы, которые никто не знал, как решить.

Это аналогично тому, приняв закон, который требует, чтобы медики безусловно, положительно лечить всех больных раком к 2005 году. Как желательно, поскольку это будет, большинство людей понимают, что медики не знают достаточно о причинах возникновения рака и его лечение, чтобы иметь возможность достичь этой цели.

Общественности зависит от многих недоразумений в отношении загрязнения воздуха проблем. Большинство экологических проблем, которые слишком сложны для среднестатистического гражданина понять, основанные только на 10-секундный звуковой укусов. Ученые и инженеры должны научиться лучше общаться за пределами своих профессиональных групп. Может быть, тогда мы будем видеть меньше упрощенной новости, например, фотографии или ТВ клипы неправильно показывать струи конденсата используется для иллюстрации рассказов о загрязнении воздуха.

Что касается пара шлейфов, я однажды спросил тележурналист, если он знал, что большая разряда показали выходит из стек безвредные воду из конденсации пара. Его ответ был "Да конечно, мы знаем, что, но это телевидение. Мы должны иметь что-то двигается или какое-либо действие, чтобы привлечь внимание зрителя." Я не думаю, что я убедил его, что это вводит в заблуждение его зрителей, заставляя их достижения ошибочные выводы о загрязнении воздуха.

Может быть, пара шлейфов, не самая серьезная проблема недопонимания, хотя они очевидны 1, которые я считаю важными. Я считаю, что инженеры-химики, и все экологические профессионалов, имеют профессиональные и этические обязательства, чтобы попытаться улучшить понимание общественности в любое время есть возможность.

ХЕРБЕРТ C. McKee, консультант по вопросам экологии

ХЕРБЕРТ C. McKee, кандидат технических наук, (Solo Санкт Нефф, Houston, TX 77036, телефон: (713) 774-7127) является инженером-химиком с более чем 40 летний опыт работы в области охраны окружающей среды управления. В частном секторе, он имеет большой опыт в области исследований и консалтинга по многим темам, связанным с загрязнением воздуха и других экологических проблем. В государственном секторе, он служил в качестве председателя Texas Air контролю над наркотиками (государственного регулирующего органа на тот момент), а затем в качестве помощника директора по здравоохранения города Хьюстона, где он руководил экологического регулирования городских программ. Он получил степень бакалавра наук в области химии и математики в колледже Маскингам и MS и ученые степени в области химической инженерии штата Огайо Univ. Он принимает активное участие в Айше и других профессиональных ассоциаций, а также преподает на неполную ставку Райс Univ. (Г. Хьюстон, штат Техас).