一项对巴西圣保罗燃料使用情况的研究表明，车辆使用乙醇而非汽油可能会增加地面臭氧污染。臭氧 (O3) 是一种主要的城市污染物，可引起严重的呼吸系统问题。当阳光引发涉及车辆排放的碳氢化合物和氮氧化物 (NOx) 的化学反应时，臭氧就会形成。
乙醇一直被宣传为“绿色”燃料，因为与汽油相比，其燃烧往往产生较低的二氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物排放。但是，从汽油到乙醇的全面转型对空气质量的影响一直难以评估，不同的 атмосферные chemistry 模型预测了各种不同的结果。
新加坡国立大学的经济学家阿尔贝托·萨尔沃和伊利诺伊州埃文斯顿西北大学的物理化学家弗朗茨·盖格现在用确凿的数据回答了这个问题。他们今天在《自然·地球科学》杂志上发表的研究揭示了当南半球最大的城市圣保罗的驾车者突然改变燃料习惯时发生了什么。
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糖分飙升
2011 年，该市约 600 万辆轻型汽车（主要是汽车）中，约有 40% 能够燃烧纯乙醇或汽油-乙醇混合燃料，并且这两种燃料都广泛供应。萨尔沃说，因此，圣保罗的消费者在燃料选择方面比世界上几乎任何其他地方都多。在 2009 年至 2011 年期间，乙醇的价格随着全球糖价的波动而涨跌，糖用于通过发酵生产乙醇。但政府控制的汽油价格保持稳定。这导致燃料消耗发生了巨大转变——批发商的数据表明，汽油在运输燃料总量中的份额从 42% 上升到 68%。萨尔沃说：“我们的研究是唯一一项在相对较短的时间尺度内发生大规模转变的研究。”
圣保罗还拥有广泛的空气监测站网络，记录其臭名昭著的交通拥堵造成的大气后果。萨尔沃和盖格整理了这些空气质量测量数据，并使用了其他数据集（例如，详细说明气象和交通状况的数据集）来排除在此期间会影响空气质量的其他因素。他们报告说，总体而言，汽油消耗量的增加导致地面臭氧浓度平均下降了 15 微克/立方米（15 微克/立方米–3），从工作日平均 68 微克/立方米–3 下降。
但是，空气质量倡导者不应过早开始提倡使用汽油而不是乙醇。汽油燃烧量的增加显然提高了氮氧化物的水平，这也直接危害健康，并且可能增加了空气中的颗粒物含量，这是该研究未涉及的内容。而且，由于每个城市都有自己独特的大气化学性质，类似的燃料转换可能会在伦敦或洛杉矶产生截然不同的结果。尽管如此，萨尔沃说，这些发现表明“乙醇并非万能药”。
氮氧化物机会
那么，燃烧更多汽油（将更多形成臭氧的成分排放到空气中）怎么会实际上降低圣保罗的臭氧水平呢？
随着空气中二氧化氮含量增加，它越来越多地与羟基自由基结合形成硝酸。羟基自由基的去除会关闭形成臭氧的反应。“这是一种非常强的猝灭效应，”美国科罗拉多州博尔德市国家大气研究中心的 атмосферный chemist Sasha Madronich 说，他为圣保罗研究撰写了一篇随附的“新闻与观点”文章。在高氮氧化物水平下，这种猝灭开始超过臭氧合成，臭氧水平下降。
理论模型预测，这种“氮氧化物抑制”的情况可能在氮氧化物水平相对较高的城市中出现，但“从未观察到过，因为没有地方可以观察到它”，盖格说。
研究人员表示，他们结合不同的数据集来梳理燃料变化影响的方法现在可以在其他城市中使用。盖格承认，就数据可用性而言，圣保罗是“最佳案例”，但他希望将相同的方法应用于伊利诺伊州芝加哥市，这可能使他的团队能够预测大规模转向电力或天然气驱动汽车的影响，例如。
Madronich 补充说，通过揭示圣保罗燃料变化对现实世界的影响，研究人员为空气污染模型提供了一个有用的试验平台。“如果一个模型无法重现这些结果，”他说，“那么这个模型就存在问题。”