一項對巴西聖保羅燃料使用情況的研究表明，車輛使用乙醇而非汽油可能會增加地面臭氧汙染。臭氧 (O3) 是一種主要的城市汙染物，可引起嚴重的呼吸系統問題。當陽光引發涉及車輛排放的碳氫化合物和氮氧化物 (NOx) 的化學反應時，臭氧就會形成。
乙醇一直被宣傳為“綠色”燃料，因為與汽油相比，其燃燒往往產生較低的二氧化碳、碳氫化合物和氮氧化物排放。但是，從汽油到乙醇的全面轉型對空氣質量的影響一直難以評估，不同的 атмосферные chemistry 模型預測了各種不同的結果。
新加坡國立大學的經濟學家阿爾貝託·薩爾沃和伊利諾伊州埃文斯頓西北大學的物理化學家弗朗茨·蓋格現在用確鑿的資料回答了這個問題。他們今天在《自然·地球科學》雜誌上發表的研究揭示了當南半球最大的城市聖保羅的駕車者突然改變燃料習慣時發生了什麼。
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糖分飆升
2011 年，該市約 600 萬輛輕型汽車（主要是汽車）中，約有 40% 能夠燃燒純乙醇或汽油-乙醇混合燃料，並且這兩種燃料都廣泛供應。薩爾沃說，因此，聖保羅的消費者在燃料選擇方面比世界上幾乎任何其他地方都多。在 2009 年至 2011 年期間，乙醇的價格隨著全球糖價的波動而漲跌，糖用於透過發酵生產乙醇。但政府控制的汽油價格保持穩定。這導致燃料消耗發生了巨大轉變——批發商的資料表明，汽油在運輸燃料總量中的份額從 42% 上升到 68%。薩爾沃說：“我們的研究是唯一一項在相對較短的時間尺度內發生大規模轉變的研究。”
聖保羅還擁有廣泛的空氣監測站網路，記錄其臭名昭著的交通擁堵造成的大氣後果。薩爾沃和蓋格整理了這些空氣質量測量資料，並使用了其他資料集（例如，詳細說明氣象和交通狀況的資料集）來排除在此期間會影響空氣質量的其他因素。他們報告說，總體而言，汽油消耗量的增加導致地面臭氧濃度平均下降了 15 微克/立方米（15 微克/立方米–3），從工作日平均 68 微克/立方米–3 下降。
但是，空氣質量倡導者不應過早開始提倡使用汽油而不是乙醇。汽油燃燒量的增加顯然提高了氮氧化物的水平，這也直接危害健康，並且可能增加了空氣中的顆粒物含量，這是該研究未涉及的內容。而且，由於每個城市都有自己獨特的大氣化學性質，類似的燃料轉換可能會在倫敦或洛杉磯產生截然不同的結果。儘管如此，薩爾沃說，這些發現表明“乙醇並非萬能藥”。
氮氧化物機會
那麼，燃燒更多汽油（將更多形成臭氧的成分排放到空氣中）怎麼會實際上降低聖保羅的臭氧水平呢？
隨著空氣中二氧化氮含量增加，它越來越多地與羥基自由基結合形成硝酸。羥基自由基的去除會關閉形成臭氧的反應。“這是一種非常強的猝滅效應，”美國科羅拉多州博爾德市國家大氣研究中心的 атмосферный chemist Sasha Madronich 說，他為聖保羅研究撰寫了一篇隨附的“新聞與觀點”文章。在高氮氧化物水平下，這種猝滅開始超過臭氧合成，臭氧水平下降。
理論模型預測，這種“氮氧化物抑制”的情況可能在氮氧化物水平相對較高的城市中出現，但“從未觀察到過，因為沒有地方可以觀察到它”，蓋格說。
研究人員表示，他們結合不同的資料集來梳理燃料變化影響的方法現在可以在其他城市中使用。蓋格承認，就資料可用性而言，聖保羅是“最佳案例”，但他希望將相同的方法應用於伊利諾伊州芝加哥市，這可能使他的團隊能夠預測大規模轉向電力或天然氣驅動汽車的影響，例如。
Madronich 補充說，透過揭示聖保羅燃料變化對現實世界的影響，研究人員為空氣汙染模型提供了一個有用的試驗平臺。“如果一個模型無法重現這些結果，”他說，“那麼這個模型就存在問題。”