Sensores de qualidade do ar de nível de pesquisa são caros - cerca de US $ 40, 000. Para cidades que tentam monitorar suas emissões de gases de efeito estufa, o custo pode limitar o número de sensores que eles podem instalar e os dados que podem coletar.

A não ser que. . .

Desde 2014, a Universidade de Utah mantém conjuntos de instrumentos de qualidade do ar de nível de pesquisa instalados em trens leves sobre trilhos que se movem pelo vale do Lago Salgado todos os dias. Esses sensores móveis, os pesquisadores estimam em um novo estudo, cobrem a mesma área que 30 sensores estacionários, proporcionando ao Vale do Lago Salgado uma maneira altamente econômica de monitorar suas emissões de efeito estufa e preencher lacunas nas estimativas de emissões. O estudo é publicado em Ciência e Tecnologia Ambiental .

"Os níveis de poluentes na atmosfera mudarão rapidamente na próxima década, à medida que as tecnologias de energia limpa forem implantadas, "diz Logan Mitchell, professor assistente de pesquisa de ciências atmosféricas, e coautor do estudo. "O monitoramento atmosférico com boa relação custo-benefício ajudará os formuladores de políticas a entender quais políticas levam a reduções nos níveis de poluentes, onde precisa haver mais foco, e se existem desigualdades ambientais emergentes à medida que algumas áreas reduzem suas emissões mais rapidamente do que outras. "

Levando o show para a estrada

A história da montagem de sensores nos trens do sistema TRAX da Autoridade de Trânsito de Utah começa em 2009 com a então estudante de doutorado Heather Holmes (agora professora associada de engenharia química). Holmes instalou um sensor de partículas em um trem, mas apenas por um curto período de tempo.

Quando Mitchell chegou à U como bolsista de pós-doutorado em 2013, ele discutiu a revivificação do projeto de Holmes com os orientadores do corpo docente Jim Ehleringer, distinto professor de biologia, e John Lin, professor de ciências atmosféricas e co-autor do presente estudo. Com o suporte da UTA, Mitchell fez um estudo preliminar em 2014.

Eles primeiro testaram a colocação de tubos de entrada de ar na janela de uma cabine de motorista desocupada. "Percebi que havia um pequeno CO ₂ esbarrar toda vez que o trem TRAX parava em uma estação de trem, "Mitchell diz." Isso me confundiu inicialmente, mas percebi que os tubos de entrada saindo da janela do motorista estavam, na verdade, captando a respiração humana das pessoas que estavam na plataforma do trem esperando para embarcar no trem! "

O teste foi um sucesso, e Mitchell fez parceria com o grupo de pesquisa do professor John Horel para lançar um esforço de pesquisa completo para monitorar a qualidade do ar e os gases do efeito estufa - desta vez com os sensores no teto do trem para que não sejam afetados pelas pessoas esperando nas plataformas do trem.

Agora, o programa foi expandido para linhas adicionais de TRAX e o financiamento do estado em andamento apóia o monitoramento da qualidade do ar, enquanto o financiamento adicional da Administração Oceânica e Atmosférica Nacional apoiou este estudo sobre as emissões de gases de efeito estufa.

Medição de emissões de cima para baixo

O estudo avalia os sensores de ar TRAX como uma medida de cima para baixo das emissões de gases de efeito estufa. A análise "de cima para baixo" significa medir a concentração atmosférica, e descobrir de onde vêm as emissões. Outra abordagem, análise "ascendente", inventa todas as fontes de emissões possíveis e as soma para estimar o total.

"As medições de cima para baixo nos permitem avaliar se os inventários de emissões de baixo para cima são precisos, "diz Derek Mallia, autor principal do estudo e professor assistente de pesquisa de ciências atmosféricas. "Se um inventário de emissões está um pouco errado ou está faltando uma fonte de emissões, a abordagem de cima para baixo nos dá uma maneira de descobrir isso. "

Os satélites da NASA também podem ser usados ​​para estimar estimativas de emissão de cima para baixo para cidades ao redor do mundo, um esforço que Lin e seu grupo também estão buscando. "Essas medições de satélite são úteis para avaliar cidades inteiras e para cidades que não possuem observações terrestres, "Lin diz, "mas os sensores baseados no TRAX permitem mais granularidade nas emissões em toda a cidade e podem complementar as observações baseadas no espaço."

As medições de cima para baixo desse tipo em uma grande área podem se concentrar em elementos específicos do inventário de emissões de uma cidade para identificar as maneiras pelas quais o inventário precisa ser alterado.

"Um exemplo realmente simples disso seria observar as emissões na estrada, "Mallia diz. Os pesquisadores encontraram subestimações das emissões na estrada por inventários de baixo para cima, que, se observada por apenas um sensor estacionário perto de uma única estrada principal, sugeriria apenas subestimações potenciais para aquela estrada em particular. Mas se as emissões nas estradas estão sendo subestimadas de forma consistente em uma cidade inteira, Mallia diz, "fundamentalmente, isso nos diz que não estamos contabilizando algo sobre as emissões na estrada, em geral. Isso pode ser muito importante de entender, à medida que mais e mais pessoas começam a dirigir veículos elétricos com zero de emissões no tubo de escape. "

Enquanto as cidades trabalham para reduzir as desigualdades ambientais, o monitoramento móvel do ar também pode ajudar a monitorar se o ar de algumas áreas urbanas está melhorando mais rápido do que outras, Mitchell acrescenta.

Um modelo para as cidades seguirem

"As medições baseadas no TRAX, combinado com a rede de sites fixos, significa que Salt Lake City é uma das cidades mais bem equipadas do mundo em termos de observações de poluição, "Lin diz.

Para o conhecimento dos pesquisadores, sensores de qualidade do ar foram instalados em plataformas de transporte público em apenas um punhado de cidades na Europa. Mas a mesma abordagem pode ser usada em qualquer cidade com sistemas ferroviários leves semelhantes - Portland, Oregon e Denver, por exemplo. Em cidades com sistemas ferroviários parcialmente ou totalmente subterrâneos, sensores podem ser montados em ônibus elétricos.

A economia de custos dessa abordagem é impressionante. Um sensor móvel de nível de pesquisa custando US $ 40, 000, os autores encontram, pode cobrir a mesma área que cerca de 30 sensores estacionários custando mais de US $ 1,2 milhão.

"Isso exclui a mão de obra necessária para manter uma rede de 30 estações, o que seria imenso, "Mitchell diz." Resumindo - com base em nossa análise preliminar, medições móveis semicontínuas em veículos de transporte público são uma estratégia muito econômica para monitorar as emissões nas cidades. "