L'air aux États-Unis et en Europe occidentale est beaucoup plus pur qu'il y a dix ans. Les normes et réglementations sur les huiles à faible teneur en soufre sur les centrales électriques ont réussi à réduire les concentrations de sulfate dans l'air, réduire les particules fines qui nuisent à la santé humaine et éliminer le danger environnemental des pluies acides.

Malgré ces succès, les niveaux de sulfate dans l'atmosphère ont diminué plus lentement que les émissions de dioxyde de soufre, surtout en hiver. Ce phénomène inattendu suggère que les réductions des émissions de dioxyde de soufre sont moins efficaces que prévu pour couper les aérosols de sulfate. Une nouvelle étude menée par le Tokyo Institute of Technology, L'Université d'Hokkaido et l'Université de Washington expliquent pourquoi. Le document en libre accès a été publié le 5 mai dans Avancées scientifiques .

Lorsque les concentrations de sulfate acide provenant des émissions de combustibles fossiles diminuent tandis que la concentration de molécules d'ammonium plus basiques dans l'atmosphère reste constante, les gouttelettes d'eau liquide dans les nuages ​​deviennent moins acides. Cela rend la conversion du dioxyde de soufre en sulfate plus efficace. Donc, même si les réglementations sur la qualité de l'air ont réduit l'approvisionnement en dioxyde de soufre des centrales électriques et du transport maritime, la quantité totale de particules de sulfate qui nuisent à la santé humaine a diminué plus lentement.

"Cela ne veut pas dire que les réductions d'émissions ne fonctionnent pas. C'est juste qu'il y a une réaction qui atténue en partie les réductions, " a déclaré la co-auteur Becky Alexander, un professeur UW de sciences atmosphériques. "Nous devons comprendre cette chimie multiphasique dans l'atmosphère pour élaborer une stratégie efficace de gestion de la pollution atmosphérique et prédire avec précision les futurs impacts de la pollution atmosphérique et du changement climatique."

Pendant la majeure partie du 20e siècle, les émissions de dioxyde de soufre ont augmenté avec l'industrialisation dans de nombreuses régions du monde. Mais récemment, cette tendance s'est inversée en réponse aux réglementations, tandis que les émissions d'ammonium provenant des animaux et de l'agriculture continuent au même rythme. Ces tendances devraient se poursuivre.

Les données d'une carotte de glace au Groenland qui préserve les atmosphères des années précédentes montrent que la proportion de sulfate contenant de l'oxygène avec un neutron supplémentaire, ou oxygène-17, augmenté dans les années 1980 après que les pays ont commencé à réglementer les émissions. L'analyse des auteurs montre que cela est dû à une formation plus rapide de sulfate en phase liquide dans l'atmosphère, qui se produit en grande partie dans les nuages, dans des conditions moins acides.

« Après le contrôle des émissions de SO2, une acidité atmosphérique relativement plus faible favorise l'efficacité de la production de sulfate dans l'atmosphère, ce qui affaiblit la réponse du niveau de sulfate à la réduction du SO2, ", a déclaré l'auteur principal Shohei Hattori à l'Institut de technologie de Tokyo. "Nos techniques isotopiques uniques appliquées pour les enregistrements des carottes de glace du Groenland identifient le processus clé de la réponse affaiblie du sulfate à la réduction des émissions de SO2."

Les données provenaient d'une carotte de glace forée dans le sud-est du Groenland (SE-Dome) dans le cadre d'un projet dirigé par l'Université d'Hokkaido. L'oxygène piégé dans cette glace a fourni la preuve de la composition en sulfate de 1959 à 2015, sans contamination par la pollution locale.

"Basé sur un enregistrement continu et haute résolution de carottes de glace de SE-Dome, nous avons pu obtenir des enregistrements fiables pour les aérosols atmosphériques sans seconde modification après dépôt, ", a déclaré Yoshinori Iizuka, co-auteur et chef du projet de carotte de glace SE-Dome à l'Université d'Hokkaido. "Nous prévoyons de forer une deuxième carotte de glace au même endroit cette année, et essayez de reconstituer l'histoire des aérosols jusqu'aux années 1750."

La carotte de glace ne contient pas de données distinctes pour l'été et l'hiver, mais les modèles montrent que l'autre, les réactions chimiques en phase gazeuse pour le dioxyde de soufre deviennent plus importantes en été, réduire l'impact estival de la modification de l'acidité des nuages. Connaître la réaction de ces molécules permettra d'améliorer les modèles atmosphériques utilisés pour prévoir la qualité de l'air et projeter le changement climatique.