研究人员利用社区的反馈设计了先进清洁卡车（ACT）空气质量模型实验。社区请求进行ACT政策模拟，以将48%的中重型车辆转变为零排放车型。研究人员模拟了该政策将如何改变伊利诺伊州的污染水平。他们发现，该政策每年可能会在大芝加哥地区防止500例过早死亡和600例新的儿科哮喘病例。
受社区合作伙伴的经验指导，西北大学的科学家们模拟了零排放汽车（ZEV）采用对大芝加哥地区未来空气质量的影响。
结果今天（3月18日）发表在《地球科学前沿》期刊上。
受到加利福尼亚州先进清洁卡车（ACT）政策的启发，伊利诺伊州的“推动零排放的公平过渡邻里”（NET-Z）成员与西北大学研究人员合作，探索类似策略在库克县及周边地区的可能影响。
为了开发一个更真实地模拟大芝加哥地区当前污染水平的模型，研究人员增强了环境保护法（EPA）空气质量模型，以更好地反映卫星观察数据和当地社区团体的实际经验。然后，研究人员将当前空气质量模型与在ACT政策下的未来模拟条件进行了比较。
通过在伊利诺伊州实施ACT政策，研究人员发现，芝加哥地区将减少足够的二氧化氮（NO2）污染，以每年避免500例过早死亡和600例新的儿童哮喘病例。该政策带来的最大健康改善将发生在目前污染水平最高的社区，这些地区居民多数为有色人种。因此，减少空气污染不仅会减少健康问题，还将有助于解决现有的污染暴露种族差异。
“作为一名亲自有哮喘的母亲，我对这些结果感到震惊，”领导此研究的西北大学维多利亚·朗（Victoria Lang）说。“每年避免600例新的儿童哮喘病例，相当于为25个教室的学生免于慢性肺病。孩子们不应该因为他们生活的地方或学校的位置而不得不遭受终生疾病。”
朗是西北大学维因伯格艺术与科学学院地球、环境和行星科学系的博士生。她的导师是该研究的资深作者丹尼尔·霍顿（Daniel Horton），他是地球、环境和行星科学系的副教授。来自呼吸健康协会、正义仓库工人、小村环境正义组织及其他NET-Z联盟成员的见解帮助指导了该研究。
应对空气污染
接触与交通相关的污染物与大量显著的负面健康后果相关，包括哮喘、肺气肿、慢性支气管炎以及最终的早逝。为了解决这些问题，加州于2020年6月通过了ACT政策。此后，其他几个州也效仿。该干预政策旨在到2050年逐步将约50%的在道路上的中重型车辆，如卡车和公共汽车，替换为ZEV。
“ACT的目标是到2050年实现大约50%的ZEV车队，因为运输公司有经济因素需要考虑，”霍顿说。“他们不可能在一夜之间以成本效益为原则替换他们的柴油车队。但是，随着车辆的老化，公司需要更新车队，ACT刺激了零排放车辆的逐步采用。”
NET-Z伊利诺伊的成员想知道类似政策是否能帮助减少芝加哥地区污染相关的健康风险，便联系了霍顿的实验室。霍顿的团队此前模拟了将芝加哥地区30%的当前在道路上重型车辆转换为电动版本的空气质量情景。实验室还以前研究了不同社区的污染变化。在审查这些研究后，社区成员注意到数据中存在一些关键的漏洞。
“社区问我们是否可以模拟ACT政策的影响，以便他们可以在伊利诺伊州为之倡导，”负责西北大学气候变化研究小组的霍顿说。“但他们也怀疑我们在某些城市地区的排放数据是不正确的。因此，首先我们必须搞明白这一点。”
社区团体填补空白
在霍顿的空气质量模型中，他的团队从EPA提取数据，EPA提供必要的国家级排放估算。然而，由于这些估算旨在适用于广泛的情况，可能未能捕捉到排放模式的局部变化。
“为了在国家层面上确定排放情况，EPA选择代表性的县，这些县可能包括或不包括芝加哥，”霍顿解释道。“他们根据交通量、道路类型和人口密度等因素来分配典型的排放水平。这很有用，但并不是为芝加哥量身定制的。”
“默认的EPA模型也使用较粗的分辨率，”朗补充道。“我们的模型以每公里的分辨率运行，使我们能够捕捉到社区层面的局部影响。然而，在较粗分辨率下使用的一些假设可能不会很好地转化为更高分辨率的应用。”
生活在芝加哥西侧的社区合作伙伴注意到，早期模型中的排放似乎偏低。为了探索这一直觉，公民科学家在I-55走廊的交叉口部署了35个卡车计数相机。这些相机揭示，位于芝加哥市中心西南方向的I-55沿线社区每天经常经历数千次卡车通行。除了道路外，重型卡车在车道、接送线以及装卸货物时，也常常长时间怠速。这些怠速事件在数据中被低估了。
“我们试图使我们的模型与这些生活经验保持一致，”朗说。“我们发现，EPA通过将短时间怠速的重型车辆分布在整个城市来进行模拟。我们知道这并不能代表这些车辆的运作地点，主要是在仓库和分配中心附近，如芝加哥西侧的那些地方。我们修改了短时间怠速的空间分布，以更好地代表现实生活中的操作。”
ZEV采用的健康和经济益处
在用这一新信息增强模型后，研究人员运行了基准模拟，以创建库克县及其周边保护县（杜佩奇、凯恩、肯德尔、湖、麦亨利和威尔）当前空气污染的完整高分辨率快照。根据该基准模拟，中重型车辆的排气系统约占NO2污染的22%，与每年1330例过早死亡和1580例新的儿童哮喘病例相关联。
为了模拟在实施ACT法规之后的污染，团队移除了近50%的中重型车辆的尾气排放。然后，研究人员将当前的污染与2050年在ACT政策下的预测污染水平进行了比较。如果伊利诺伊州实施该政策，到2050年，NO2水平将在整个地区下降8.4%。他们发现，这一减少将每年减少约500例过早死亡和约600例新的儿童哮喘病例。
除了健康益处，伊利诺伊州实施ACT法规还将对经济及解决长期存在的系统性污染暴露差距带来重大益处。研究作者估计，伊利诺伊州每年可以节省7.31亿美元的医疗费用和气候损害费用。由于有色人种社区通常生活在距离主要道路和卡车交通最繁重的仓库较近的地方，因此当前的污染水平对他们的影响尤为显著。因此，这些社区将经历最大的改善。
当伊利诺伊州污染控制委员会考虑采纳ACT政策的提案时，这项新研究强调了采纳ZEV对改善伊利诺伊州居民公共健康的实际重要性。西北大学普利兹克法学院教授罗伯特·温斯托克作为社区团体敦促委员会采纳该措施的首席顾问，霍顿也就伊利诺伊州车辆电气化的预期公共健康收益提供了专家证言。这项工作展示了社区与学术界合作研究的独特强大实际影响。
“最终，是否采纳ACT标准由各州自行决定，”霍顿说。“这对伊利诺伊州来说是一个领导的机会——通过采纳对伊利诺伊州居民的健康和全球气候都好的政策。”
该研究“评估伊利诺伊州先进清洁卡车政策的空气质量、公共健康和公平影响”得到了国家科学基金会和环境保护基金的支持。
