L'air que nous respirons contient des particules provenant de diverses sources naturelles et humaines. Les particules sont responsables de milliers de décès prématurés aux États-Unis chaque année, mais la législation de l'Environmental Protection Agency (EPA) des États-Unis est créditée d'une diminution significative de ce nombre, ainsi que la quantité de particules dans l'atmosphère. Cependant, l'EPA n'obtient peut-être pas tout le crédit qu'ils méritent :une nouvelle recherche du Département de génie civil et environnemental (CEE) du MIT suggère que la législation de l'EPA a peut-être sauvé encore plus de vies qu'initialement annoncé.

"Aux Etats-Unis, le nombre de décès prématurés associés à l'exposition aux particules extérieures dépasse le nombre de décès par accident de voiture chaque année. Cela met en évidence le rôle vital que joue l'EPA dans la réduction de l'exposition des personnes vivant aux États-Unis aux polluants nocifs, " dit Colette Heald, professeur agrégé CEE et Terre, Sciences atmosphériques et planétaires.

La Clean Air Act de 1970 de l'EPA et d'autres modifications promulguées en 1990 traitent des effets sur la santé des particules, en particulier en réglementant les émissions de polluants atmosphériques et en encourageant la recherche d'alternatives plus propres. En 2011, l'EPA a annoncé que la législation était responsable d'une diminution considérable des particules dans l'atmosphère, estimé à plus de 100, 000 vies sauvées chaque année de 2000 à 2010. Cependant, le rapport n'a pas pris en compte les aérosols organiques, un composant majeur des particules atmosphériques, largement contribué à la baisse des matières particulaires au cours de cette période. Les aérosols organiques sont émis directement par la combustion de combustibles fossiles (par exemple les véhicules), brûlage résidentiel, et les incendies de forêt, mais est également produit chimiquement dans l'atmosphère à partir de l'oxydation d'hydrocarbures naturels et anthropiques.

L'équipe de recherche CEE, y compris Heald; Jesse Kroll, professeur agrégé de CEE et de génie chimique; David Ridley, un chercheur scientifique en CEE ; et Kelsey Ridley SM '15, a examiné les mesures de surface d'aérosols organiques à travers les États-Unis de 1990 à 2012, créant une image complète des aérosols organiques aux États-Unis.

« La surveillance généralisée des concentrations de polluants atmosphériques à travers les États-Unis nous permet de vérifier les changements de la qualité de l'air au fil du temps en réponse à la réglementation. Date, personne n'avait vraiment exploré la tendance à long terme des aérosols organiques, " dit Heald.

Les chercheurs du MIT ont constaté une baisse plus spectaculaire des aérosols organiques aux États-Unis que ce qui avait été signalé précédemment, ce qui peut représenter plus de vies sauvées que l'EPA ne l'avait prévu. Leurs travaux ont montré que ces changements sont probablement dus à des facteurs anthropiques, ou humain, comportements. Les résultats des chercheurs ont été publiés dans un article, "Causes et conséquences de la diminution des aérosols organiques atmosphériques aux États-Unis." dans le Actes de l'Académie nationale des sciences la semaine du 25 décembre.

"Le rapport de l'EPA a montré un impact très important de la baisse des matières particulaires, mais nous avons été surpris de voir un très petit changement dans la concentration des aérosols organiques dans leurs estimations, " explique David Ridley. " Les observations suggèrent que la diminution des aérosols organiques avait été six fois plus importante qu'estimée entre 2000 et 2010 dans le rapport de l'EPA. "

En utilisant les données du réseau Interagency Monitoring of Protected Visual Environments (IMPROVE), les chercheurs ont découvert que les aérosols organiques diminuaient dans tout le pays pendant les saisons d'hiver et d'été. Cette baisse des aérosols organiques est surprenante, surtout si l'on considère l'augmentation des incendies de forêt. Mais les chercheurs ont découvert que malgré les incendies de forêt, les aérosols organiques continuent de baisser.

Les chercheurs ont également utilisé les informations de l'analyse rétrospective de l'ère moderne de la NASA pour la recherche et les applications pour analyser l'impact d'autres influences naturelles sur les aérosols organiques, comme les précipitations et la température, et a constaté que le déclin se produirait malgré la couverture nuageuse, pluie, et les changements de température.

L'absence d'une cause naturelle claire pour le déclin des aérosols organiques suggère que le déclin était le résultat de causes anthropiques. Plus loin, la baisse des aérosols organiques était similaire à la baisse des autres polluants atmosphériques mesurés, comme le dioxyde d'azote et le monoxyde de carbone, qui sont également considérés comme dus aux réglementations de l'EPA. Aussi, les similitudes des tendances dans les zones urbaines et rurales suggèrent que les baisses peuvent également être le résultat de changements de comportement découlant des réglementations de l'EPA.

En exploitant les données d'émissions d'aérosols organiques et de ses précurseurs provenant de sources naturelles et anthropiques, les chercheurs ont simulé les concentrations d'aérosols organiques de 1990 à 2012 dans un modèle. Les chercheurs ont découvert que plus de la moitié de la baisse des aérosols organiques s'explique par des changements dans les comportements humains en matière d'émissions, y compris les émissions des véhicules et la consommation de carburant résidentielle et commerciale.

"Nous voyons que le modèle capture une grande partie de la tendance observée des aérosols organiques aux États-Unis, et nous pouvons expliquer une grande partie de cela uniquement par des changements dans les émissions anthropiques. Les changements dans les émissions d'aérosols organiques sont susceptibles d'être indirectement induits par les contrôles de l'EPA sur différentes espèces, comme le carbone noir provenant de la combustion de carburant et le dioxyde d'azote provenant des véhicules, " dit Ridley. " Ce n'était pas vraiment quelque chose que l'EPA prévoyait, c'est donc un avantage supplémentaire de la Clean Air Act."

En considérant les taux de mortalité et l'impact des aérosols organiques au fil du temps, les chercheurs ont utilisé une méthode précédemment établie qui relie l'exposition aux particules à un risque accru de mortalité par différentes maladies comme les maladies cardiovasculaires ou respiratoires. Les chercheurs ont ainsi pu comprendre l'évolution du taux de mortalité en fonction de l'évolution des particules. Étant donné que les chercheurs savaient combien d'aérosols organiques se trouvent dans les échantillons de particules, ils ont pu déterminer dans quelle mesure les changements dans les niveaux d'aérosols organiques ont réduit la mortalité.

« Il y a des coûts et des avantages à mettre en œuvre des réglementations telles que celles de la Clean Air Act, mais il semble que nous récoltons encore plus de bénéfices de la réduction de la mortalité associée aux particules en raison du changement d'aérosol organique, " dit Ridley. " Il y a des avantages pour la santé à réduire davantage les aérosols organiques, surtout dans les zones urbaines. Comme nous faisons, les sources naturelles contribueront à une plus grande fraction, nous devons donc comprendre comment ils varieront également dans le futur. »