氣候變化正威脅著全國的空氣質量

氣候變化正威脅著全國的空氣質量

氣候中心研究簡報

隨著夏季的升溫,我們呼吸的空氣越來越有可能變得不健康,儘管幾十年的空氣質量有所改善。

炎熱的夏天增加了 “停滯事件“ - 固定的熱空氣圓頂,可能導致空氣污染物被困住並持續存在於低層大氣中。 氣候中心 發現了正相關 在夏季最高氣溫和夏季停滯天數之間,所分析的美國相鄰城市的98%。 此外,數據顯示停滯事件變得更加普遍,年度停滯天數在83%的城市中增加。 

這些停滯不前的日子為地面臭氧(一種危險的空氣污染物)的發展創造了完美的條件。 “臭氧季節”是各州和社區監測當地空氣質量對不健康臭氧水平的時期,目前在全國八個州和幾十個城市地區實現了一年。 

考慮到244地區的臭氧水平,氣候中心確定54城市存在“臭氧問題”,定義為臭氧天數較多或最近臭氧天數增加,可能對長期構成威脅空氣質量改善的趨勢。 

人們早就知道暴露於高濃度臭氧會對健康造成嚴重後果,特別是對於兒童,老年人,心血管疾病或肺病患者以及在外工作的人。 最近的研究也表明 低水平的臭氧暴露 對於花時間在戶外的人來說可能是危險的 隨著我們的氣候變暖,越來越多的美國人口可能會接觸到不健康的臭氧天,導致更多 醫院和急診室就診,錯過學校和工作,以及長期健康風險。 

氣候變化正威脅著全國的空氣質量

臭氧:好,壞,壞 

高空臭氧是由三個氧原子組成的氣體,在高層大氣中自然形成。 這個 平流層臭氧 對我們的存在至關重要,保護我們的星球免受來自太陽的有害紫外線輻射,就像地球上的一層慈善SPF。 

地面臭氧在化學上等同於高空臭氧,但不是天然形成的。 相反,它是兩種污染物(氮氧化物和揮發性有機化合物)的副產物,它們在熱和陽光的作用下發生反應。 化學和工業廠房,電力設施,煉油廠,汽車和卡車排放的排放量越來越多 野火煙霧石油和天然氣開採 是這些污染物的來源。 地面臭氧不會升入平流層,而是在我們生活和呼吸的地球表面積聚。 臭氧本身是無色的 - 一種看不見的污染物 - 雖然它有一種 獨特的氣味 並且是煙霧的主要成分。 一個緩慢移動的高壓系統,沒有風或雨來清除污染,可能導致地面臭氧濃度增加,這不僅使呼吸變得不舒服,而且可能是不健康的,甚至是危險的。 弱勢群體 包括兒童,老人,哮喘或其他肺部疾病患者。

城市地區往往受到地面臭氧的影響最大,但風能將數百英里外的臭氧運送到農村地區。 臭氧的形成和運輸都受到天氣條件和地形的極大影響。 

數百萬美國人生活在“臭氧問題”的地區

使用美國環境保護署(EPA)收集的縣級數據,氣候中心查看了自244以來2000美國城市每年不健康的臭氧天數 - 超過現行EPA標準的天數。 我們研究了2000到2014期間以及過去四年中每一年的不健康臭氧天數的年平均數。 這個19年的時間框架使我們能夠觀察到為實現排放控製而實施的不健康臭氧天數的歷史平均值。 清潔空氣法案 1970,以及過去四年發生高熱事件時的情況。 

絕大多數情況下,數據顯示,自本世紀初以來,大多數城市的空氣質量都有所改善。 然而,自40以來,20城市至少有2015不健康的臭氧天數 - 包括四個超過300的城市。 另外一個14城市整體上的不健康日數較少,但近年來不健康的臭氧天數有所上升,這可能表明進展停滯或放緩。 

而美國整體經歷了一次 16百分比下降 在2000以來的不健康臭氧水平中,有 目前生活在124縣的201萬人沒有達到目標 符合國家臭氧空氣質量標準。 隨著氣候持續變暖,帶來炎熱和陽光充足的條件,產生更多的地面臭氧, 這些地區(以及許多其他地區)可能很難滿足聯邦基於健康的臭氧標準。

有臭氧問題的城市亮點

西部和西南部 

在過去的19年中,西部和西南部的不健康日數有所下降,但這些地區的一些城市正在經歷著該國整體不健康的臭氧天數。 高臭氧水平可能是由幾個相互作用的因素造成的,包括但不限於更高的溫度,地形,增加的臭氧形成化學品的排放。 更頻繁的野火,高水平的汽車排放,以及天然氣和石油開採業務的增加。 

  • 加州擁有全美最差的空氣質量。 棕櫚泉的2000-2014平均每年130不健康臭氧天數最高,自450開始以來也有2015天。 洛杉磯平均每年從103-2000開始經歷2014不健康的日子,但最近看到不健康的日子發生得更頻繁,107的2015天和104的2017天。

  • 根據a,石油和天然氣開採可能會對科羅拉多州的臭氧水平增加產生影響 2017 CIRES研究。 在0中丹佛的臭氧水平降低到2017不健康的日子,但在7中恢復到2018天數,這高於2000-2014時期的平均值。 科羅拉多斯普林斯同樣看到7的2018天數從1的2015不健康臭氧日增加到XNUMX天。

氣候變化正威脅著全國的空氣質量

  • 在內華達州, 揮之不去的野火煙霧和高溫 去年增加了不健康的臭氧天數。 拉斯維加斯45和2000之間每年平均2014天的不健康臭氧,從2015到2017幾乎減少了一半。 但去年,不健康的日子再次飆升至46。 Reno也有一個不健康的2018,其臭氧天數接近20,而7-2000平均為2014。

  • 休斯頓擁有德克薩斯州最差的臭氧記錄,46-2000的平均2014年度不健康日和過去97年的4天數。 與3-2016期間的平均31天數相比,達拉斯在2000中的2014天數下降到了7,但2017和14在2018中的不健康天數增加到14。 El Paso在2018中有18不健康的日子,接近2000-2014的平均1日。 奧斯汀記錄了類似的模式,2016中的14不健康臭氧日平均低於3,但2017和6日2018增加到XNUMX。

  • 鳳凰城,這是國家的 去年增長最快的城市(人口超過50,000),37年平均4不健康臭氧天數,55-2000平均每年2014。

  • 在2017-2018期間,鹽湖城的2000和2014臭氧天數明顯多於平均值。 去年,鹽湖城的31臭氧天數不健康,而22-2000平均每年約為2014。 許多因素可能有所貢獻,包括 人口增長 它的碗狀地形可以作為污染物的陷阱。 

西北太平洋

我們的分析表明,太平洋西北地區的一些城市存在臭氧問題。 儘管臭氧天數相對較少,但過去幾年這些日子有所增加。 總體而言,該地區 在過去的8年中,不健康的臭氧水平增加了19%- 在此期間唯一沒有改善的NOAA / NCEI地區。 

  • 在2017,西雅圖有12天不健康的臭氧 - 一年中 在沒有下雨的情況下,城市創下了56天的紀錄 - 6中的2018天數。 這是4和2000之間平均2014天數的增加。

  • 俄勒岡州波特蘭市在過去2年度的每一年都只有2不健康的臭氧天數,但這比2000-2014平均每年約半天有所增加。 同樣,俄勒岡州的梅德福德每年從2到2000的2014天數減少到6天數不到2018天。 

MIDWEST

中西部城市的臭氧天數也有明顯改善,但有跡象表明,隨著熱量指數攀升,這一進展趨於穩定。 

  • 芝加哥不健康的臭氧日在過去三年一直保持穩定,類似於從19到2000的2014年度平均不健康日。 

  • 肯塔基州路易斯維爾市從21-2000的平均2014不健康時期到7的2015平均下降,但在過去的9年中平均有3不健康的日子。 

  • 在14-2000的底特律平均2014不健康臭氧天數之後,該市在3中僅有2015不健康的臭氧天數。 但是,7和2016之間每年大約2018天的改進趨於平穩。 

  • 孟菲斯在不健康的臭氧天數方面取得了類似的巨大改進,從25平均每年2000和2014到3的2015。 但數字顯示6中的2016和8中的2018上升。

東北和東南

儘管我們的分析顯示,在過去的4年中,一些城市的不健康日數有所增加,但東部沿海地區的大多數社區近幾十年的不健康臭氧天數均有所下降。 美國環保署承認其空氣質量計劃有 有助於減少美國東部的州際臭氧運輸來自逆風州的空氣污染穿越州界,影響順風狀態下的空氣質量。 這些空氣質量改善也可能得到支持 自2007以來煤炭消費量大幅下降 最近的關閉 整個中西部的老煤電廠

  • 我們國家的資本從21和2000之間平均不健康的臭氧天數改善,但華盛頓特區在過去的2014年中平均有不健康的臭氧水平5天。 

  • 在2018中,紐約市報告的10日不穩定臭氧水平上升,相比之前三年的4天數或更少,與之前7年平均15天數相比。 

  • 從11-2000開始,普羅維登斯從2014-4到2015平均每天幾天到2017到8的2018天數都有所改善,但XNUMX的XNUMX天數有所增加。

  • 從24到2000,費城平均有2014不健康日,雖然不健康的臭氧天數有所下降,但在過去的45年中,該市經歷了4不健康的日子,這是我們名單上東海岸城市中最高的數字。 同樣地,匹茲堡在25-2000之間平均從2014天數到過去10年度的4天數,但是自33以來仍然經歷了2014不健康的日子。

  • 亞特蘭大在26和2000之間平均經歷了2014的局部不健康臭氧天數下降,而在5中則低於2018。 儘管如此,在過去的32年裡,這座城市還有4不健康的日子。

  • 坦帕在16-2000之間平均從2014高臭氧天數到1中僅2015不健康的臭氧日。 然而,不健康的日子已經回到了4的2018天。 

臭氧季節不僅適用於夏季了

“臭氧季節”是地面臭氧通常達到最高水平並需要監測的指定時間段。 在炎熱的晴天,炎熱的天氣最有利於氮氧化物(NOx)和揮發性有機化合物(VOC)之間的化學反應,從而產生地面臭氧。 臭氧季節通常與夏季有關,但季節長度設定為與臭氧最有可能接近不健康水平的年份相匹配,因此 因州而​​異 並且在人口密集的地區往往更長。 

城市地區的臭氧水平通常會升高,部分原因是 城市熱島效應。 在城市中,大量的路面和傳統的瀝青或瓦屋頂比田野和森林吸收更多的熱量; 這種熱量在一夜之間被更有效地捕獲,使城市比擁有更多樹木和植被的農村和郊區環境更熱。 此外,城市通常擁有更多的車輛,製造廠,發電廠和其他臭氧來源的排放源。 

氣候變化正威脅著全國的空氣質量

在2015,美國環境保護局 將臭氧標準從.075 ppm(百萬分之一)降低到0.070 ppm,以改善公共衛生結果。 他們還延長了32州的臭氧季節,作為一項審查表明,超出或接近新標準的臭氧水平發生在前幾個季節之外,當時需要對各州進行監測。

現在,8州全年監測臭氧季節:佛羅里達州,內華達州,夏威夷州,亞利桑那州,新墨西哥州,猶他州,科羅拉多州和加利福尼亞州(除少數縣外)。 德克薩斯州南部和路易斯安那州下半部的許多縣也每年監測臭氧12月份。 只有兩個州的臭氧季節短於半年 - 華盛頓州和俄勒岡州 - 但都有全年臭氧季節的縣。 而且 EPA列出了各縣的192網站 目前監測長達一年的臭氧季節的全國各地,通常與人口密集的城市地區相對應。

氣候變化,停滯和空氣質量都是相互關聯的

熱量和停滯密切相關。 氣候中心分析了夏季的高溫並使用了數據 來自 NOAA / NCEI空氣滯留指數它包含了大氣中的大風,地面風和降水,以確定一個月內停滯的天數。 回顧1973指數開始時,分析的98%城市顯示夏季最高氣溫與夏季停滯天數之間呈正相關。 

停滯不前正在發生。 自從 NOAA / NCEI空氣滯留指數 從1973開始,年度停滯日數在所分析的美國相鄰城市的83%中有所增加。 德克薩斯州的麥卡倫平均每年在36上排名第一,其次是洛杉磯和舊金山(停滯與熱度相關性較小)。 增幅最大的是南西海岸以及東部,而大部分減少發生在西部山區。 隨著氣候變暖,停滯不前的日子 預計會進一步增加,到本世紀末,每年有多達40天。  

停滯會影響空氣質量。 當空氣停滯時,污染物會在高溫和陽光下一起反應,高濃度的地面臭氧會積聚起來。 

保護人類健康 清潔空氣法案,美國環境保護局要求各州採取實現和維護的計劃 國家環境空氣質量標準(NAAQS) 對於臭氧和顆粒污染等污染物。 

美國環保署的法規產生了明顯的效果,美國的許多社區正在經歷這種影響 在人口和經濟持續增長的同時改善空氣質量並降低臭氧水平。 然而,空氣質量是局部的,對天氣非常敏感,因而對氣候變化非常敏感。 正如氣候中心分析所顯示的那樣,隨著氣候升溫,臭氧水平最近趨於穩定或在一些地方上升。 由於更好的空氣質量政策和更清潔的技術,美國人造臭氧前體的排放量正在下降,預計這種趨勢將繼續下去。 但隨著氣候持續升溫,預計不健康的臭氧天數將會增加 惡化 在某些地區 未來幾年。 這種效應被稱為 “氣候懲罰” 雖然較高水平的大氣水汽(氣候變化的另一個影響)可能有助於改善某些地方的影響。 同 溫度更高 預計,空氣停滯日數增多,野火煙霧產生的自然排放量增加,氣候受到懲罰 使該國許多地區難以達到規定的空氣質量標準。 

臭氧和你的健康

即使是一年中只有一些不健康的臭氧日也會引發健康問題 越來越多的健康風險 與暴露於臭氧和其他空氣污染物有關。 據美國肺臟協會稱,臭氧污染與哮喘發作有關; 肺炎; 咳嗽和呼吸急促; 心血管損傷; 對感染的易感性增加; 並減少肺功能。 臭氧會導致兒童的發育問題,並增加成人生殖危害的風險。 研究表明,住院和就診的急診室 因臭氧水平升高而導致哮喘增加。 

另外,還有一些 弱勢群體的風險較高 暴露在臭氧中時 肺部仍然發育的學齡兒童長期受損的風險增加,包括患哮喘。 與成人相比,兒童往往在外面更活躍,並且每磅體重呼吸更多空氣,因此攝入更高劑量的臭氧。 在極端高溫或寒冷的時候,短期臭氧暴露的影響已被證明會增加死亡率,特別是對於婦女和老年人。 

你可以做什麼 

保護您的健康: 

  • 輸入您的郵政編碼 美國環保署的空氣質量指數 了解您所在地區的情況。 彩色編碼圖表提供有關健康風險的指導,以及哪些活動對各種人群都是安全的。 

  • 在高臭氧天數內避免運動或在戶外工作。

防止在炎熱乾燥的日子裡形成更多的臭氧:

  • 盡可能限制您的駕駛 - 拼車,乘坐公共交通工具。 

  • 不要讓你的引擎閒置。

  • 電動汽車不會排放污染物,而且已被發現 更好地適應空氣質量和氣候變化即使他們的電力來自化石燃料。

  • 避免燒烤或使用火坑。

  • 除非塗料不含VOC,否則推遲任何塗裝項目。 來自許多塗料的溶劑氣體包括可以促成地面臭氧形成的VOC。 

  • 因為陽光會引發臭氧形成,所以在清晨或傍晚為車輛加油。

  • 在傍晚修剪草坪,或者如果可能的話,使用電動草坪設備代替汽油動力設備。

方法

臭氧分析:
氣候中心分析了244-2000縣的每日臭氧數據,從2018-XNUMX獲得 EPA空氣質量系統。 計算每個縣的年度不健康臭氧天數以及2000-2014年平均值。 “不健康”的臭氧日定義為8小時最大值超過0.070 ppm的最新NAAQS標準(相當於大於100的AQI值)的日。 為突出顯示有臭氧問題的地區,確定了以下地點之一:

停滯分析:
氣候中心分析了網格停滯數據 來自 NOAA / NCEI空氣滯留指數,計算自1973數據集開始以來的年度趨勢。 使用從年平均夏季(6月,7月和8月)獲得的最高溫度數據創建相關圖 應用氣候信息系統 來自NOAA / NCEI的夏季停滯數據。 雖然冬季停滯可以大大降低鹽湖城等地區的空氣質量,但氣候變暖的關鍵並不是由氣候變化中心分析的焦點所致。 

本文最初出現 氣候中心

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