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6.29: Luftverschmutzung - Biologie

6.29: Luftverschmutzung - Biologie



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Warum ist die Atmosphäre wichtig?

Nun, es enthält die gesamte Luft, die wir atmen. Die Atmosphäre hat auch andere Rollen und Funktionen. Wenn wir also in die Atmosphäre eingreifen, stören wir einige wichtige biologische Prozesse. Und das kann Folgen haben.

Atmosphäre

Die Atmosphäre spielt eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Süßwasserversorgung der Erde. Es ist Teil des Wasserkreislaufs. Es füllt Seen und Flüsse mit Niederschlag auf. Die Atmosphäre versorgt Organismen auch mit lebensnotwendigen Gasen. Es enthält Sauerstoff für die Zellatmung und Kohlendioxid für die Photosynthese.

Luftverschmutzung

Die Luftverschmutzung kommt aus vielen Quellen, einschließlich Abfällen, die von zahlreichen Fabriken in die Atmosphäre ausgestoßen werden.

Die Atmosphäre der Erde ist riesig. Es wurde jedoch durch menschliche Aktivitäten stark verschmutzt. Luftverschmutzung besteht aus chemischen Substanzen und Partikeln, die hauptsächlich durch menschliches Handeln in die Atmosphäre freigesetzt werden. Die Hauptursache für die Luftverschmutzung im Freien ist die Verbrennung fossiler Brennstoffe. Kraftwerke, Kraftfahrzeuge und Haushaltsöfen verbrennen alle fossile Brennstoffe und tragen zum Problem bei (siehe Tisch unter). Auch Viehzucht und der Einsatz von Chemikalien wie Düngemitteln verursachen Luftverschmutzung. Durch die Erosion des Bodens auf landwirtschaftlichen Feldern und auf Baustellen gelangen auch Staubpartikel in die Luft. Dämpfe von Baumaterialien, Möbeln, Teppichen und Farben fügen der Raumluft giftige Chemikalien hinzu.

SchadstoffBeispiel/HauptquelleProblem
Schwefeloxide (SOx)KohlekraftwerkeSaurer Regen
Stickoxide (NOx)Auspuff von KraftfahrzeugenSaurer Regen
Kohlenmonoxid (CO)Auspuff von KraftfahrzeugenVergiftung
Kohlendioxid (CO2)Alle fossilen Brennstoffe verbrennenGlobale Erwärmung
Feinstaub (Rauch, Staub)Holz- und KohleverbrennungAtemwegserkrankungen, Global Dimming
QuecksilberKohlekraftwerke, medizinische AbfälleNeurotoxizität
SmogKohleverbrennungAtmungsprobleme; Augen Irritation
Ozon in BodennäheAuspuff von KraftfahrzeugenAtmungsprobleme; Augen Irritation

Beim Menschen verursacht Luftverschmutzung Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Probleme. Tatsächlich sterben jedes Jahr mehr Menschen durch Luftverschmutzung als durch Autounfälle. Luftverschmutzung wirkt sich auch auf Ökosysteme weltweit aus, indem sie sauren Regen, Ozonabbau und globale Erwärmung verursacht. Zu den Möglichkeiten, die Luftverschmutzung durch fossile Brennstoffe zu reduzieren, gehören die Umstellung auf umweltfreundliche Energiequellen (wie Solarenergie) und der Energieverbrauch. Welche Möglichkeiten gibt es, weniger Energie zu verbrauchen?

Saurer Regen

Alles Leben beruht auf einem relativ engen pH- oder Säurebereich. Das liegt daran, dass Proteinstruktur und -funktion sehr empfindlich auf den pH-Wert reagieren. Luftverschmutzung kann dazu führen, dass Niederschläge sauer werden. Stick- und Schwefeloxide, hauptsächlich aus Autoabgasen und der Kohleverbrennung, bilden Säuren, wenn sie sich mit Wasser in der Luft verbinden. Die Säuren senken den pH-Wert des Niederschlags und bilden saurer Regen. Wenn saurer Regen auf den Boden fällt, kann er Boden und Bodenorganismen schädigen. Wenn es auf Pflanzen fällt, kann es diese töten (siehe Abbildung unter). Wenn es in Seen fällt, senkt es den pH-Wert des Wassers und tötet Wasserorganismen.

Auswirkungen von saurem Regen. Diese Bäume in einem europäischen Wald wurden durch sauren Regen getötet.

Ozonabbau

Es gibt zwei Arten von Ozon. Man kann sie sich als schlechtes Ozon und gutes Ozon vorstellen. Beide sind von Luftverschmutzung betroffen.

  • Schlechtes Ozon bildet sich in Bodennähe, wenn Sonnenlicht mit Schadstoffen in der Luft reagiert. Bodennahes Ozon ist schädlich für die Atemwege von Menschen und anderen Tieren.
  • Gutes Ozon bildet sich in einer dünnen Schicht hoch oben in der Atmosphäre, zwischen 15 und 35 Kilometer über der Erdoberfläche. Diese Ozonschicht schützt die Erde vor den meisten schädlichen UV-Strahlen der Sonne. Es spielt eine wichtige Rolle bei der Verhinderung von Mutationen in der DNA von Organismen.

Leider wird die gute Ozonschicht durch die Luftverschmutzung zerstört. Die Hauptschuldigen sind Chlor- und Bromgase. Sie werden in Aerosolsprays, Kühlmitteln und anderen Produkten freigesetzt. Ozonverlust hat eine Ozon Loch über der Antarktis. Der Ozonabbau führt zu einer höheren UV-Strahlung, die die Erde erreicht. Beim Menschen erhöht dies Hautkrebs und Augenkatarakte. Es stört auch den Stickstoffkreislauf, tötet Plankton und stört die Nahrungsnetze der Ozeane. Der Totalverlust der Ozonschicht wäre für die meisten Menschen verheerend. Seine Verlustrate hat sich mit Beschränkungen für Schadstoffe verlangsamt, ist aber immer noch gefährdet.

Zusammenfassung

  • Luftverschmutzung besteht aus chemischen Substanzen und Partikeln, die hauptsächlich durch menschliches Handeln in die Luft freigesetzt werden.
  • Die Hauptursache für die Luftverschmutzung im Freien ist die Verbrennung fossiler Brennstoffe.
  • Auch die Raumluft kann verschmutzt sein.
  • Luftverschmutzung verursacht sauren Regen, Ozonabbau und globale Erwärmung.

Rezension

  1. Welche zwei Umweltauswirkungen sind hauptsächlich mit der Verbrennung fossiler Brennstoffe verbunden?
  2. Erklären Sie, wie die Luftverschmutzung mit saurem Regen und Ozonabbau zusammenhängt.
  3. Welche Vorteile bietet die Ozonschicht?

Auswirkungen der Außenluftverschmutzung auf die menschliche Samenqualität: Eine Metaanalyse und systematische Überprüfung

Einführung: Mehrere Studien haben den Zusammenhang zwischen Außenluftverschmutzung und Samenqualität untersucht. Die Ergebnisse waren jedoch uneinheitlich. Wir haben die aktuelle Metaanalyse durchgeführt, um die Rolle der Außenluftverschmutzung für die Samenqualität zu bewerten. Material und Methoden. Datenbanken wie PubMed, Web of Science und Embase wurden durchsucht, um relevante Studien zu identifizieren. Es wurden relative Daten von Teilnehmern mit höherer Exposition und geringerer Exposition gegenüber Luftverschmutzung extrahiert. Gepoolte gewichtete mittlere Differenzen (WMDs) mit entsprechenden 95-%-Konfidenzintervallen (CIs) wurden verwendet, um die Auswirkungen der Außenluftverschmutzung auf die Samenqualität zu bewerten. Darüber hinaus wurden sequenzielle Studienanalysen (TSAs) durchgeführt, um eine umfassendere Bewertung der Analysen zu erhalten.

Ergebnisse: In die aktuelle Metaanalyse wurden insgesamt 11 Studien mit 4562 Männern eingeschlossen. Höhere Luftverschmutzungswerte waren mit einer signifikanten Abnahme des Spermavolumens (MVW: -0,16, 95 % KI: -0,27 bis -0,05), der Spermienkonzentration (MVW: -5,52, 95 % KI: -9,88 bis -1,16) und progressiver Motilität verbunden (WMD: -6,23, 95 % KI: -11,64 bis -0,81), Gesamtmotilität (WMD: -7,65, 95 % KI: -14,09 bis -1,20) und normale Spermienmorphologierate (WMD: -3,71, 95 % KI : -5,59 bis -1,82). Außerdem stieg der DNA-Fragmentierungsindex signifikant an (MVW: 4,11, 95 %-KI: 1,94 bis 6,29).

Schlussfolgerungen: Luftverschmutzung ist mit vermindertem Spermavolumen, verringerter Spermienkonzentration, Beweglichkeit und normaler Morphologierate verbunden.


Umwelt und Ökologie: Ein vollständiges Studienmaterial

Umwelt & Ökologie ist nicht nur eine statische, sondern auch eine dynamische Disziplin und um Ihnen das Studium zu erleichtern, haben wir das gesamte Studienmaterial an einem Ort zusammengestellt, das definitiv von Vorteil für die Schüler verschiedener Klassen von 6 bis 12 ist, die ihren Abschluss machen und sich auch auf Regierungsjobs vorbereiten.
Wir haben das gesamte Studienmaterial von „Umwelt & Ökologie“ in 6 Abschnitte unterteilt, um besser zu verstehen, wie Lebewesen und nicht lebende Dinge für ihr Überleben direkt oder indirekt abhängig sind.

"Umwelt & Ökologie" Ein vollständiges Studienmaterial

1. Grundlagen von Umwelt und Ökologie

2. Ökosystem

3. Umweltfragen und Konvention

4. Indien und der Klimawandel

5. Natürliche Ressourcen

6. Wildtiere und ihre Erhaltung

Dieses umfassende Studienmaterial zum Thema „Umwelt & Ökologie” ist unter Bezugnahme auf grundlegende Lehrbücher wie alte und neue von NCERT (Geographie von 6 bis 12 und Biologie von 9 bis 12), ICSE-Bücher der 10 ), Majid Husain (Umwelt & Ökologie), Mahesh Rangarajan (Umweltfragen in Indien) usw.


Die Abgasemissionen von Fahrzeugen auf der ganzen Welt werden immer enger. Aber die USA gehen einen anderen Weg als Europa und China.

Großstädte auf der ganzen Welt haben während einiger Monate der anhaltenden COVID-19-Pandemie sauberere Luft und einen klaren, blauen Himmel genossen. Die aktuelle globale Krise ist sicherlich kein idealer Weg, um diese Ergebnisse zu erzielen, aber es stellt sich die Frage: Können wir unser Grundrecht auf saubere Luft wahren, ohne das Wirtschaftswachstum zu opfern? Die von großen Nationen auf der ganzen Welt ergriffenen Maßnahmen zur Bekämpfung der Umweltverschmutzung lassen hoffen, dass dies tatsächlich möglich ist.

Für uns, die wir in den USA leben, fällt es leicht, saubere Luft als selbstverständlich zu betrachten. Es ist jedoch wichtig, sich daran zu erinnern, dass dies schrittweise durch jahrzehntelange Regulierungsmaßnahmen und technologischen Fortschritt erfolgt ist. Dieses Jahr jährt sich der 50. Jahrestag des U.S. Clean Air Act, und es ist angebracht, über die Fortschritte bei der Reduzierung der Luftverschmutzung in den letzten Jahrzehnten nachzudenken und diese zu feiern und gleichzeitig die Möglichkeiten der Zukunft in Betracht zu ziehen.

Für viele der bevölkerungsreichsten Regionen der Welt ist die Luftverschmutzung ein echtes Problem und fordert ihren Tribut von der menschlichen Gesundheit. In seinem jährlichen „State of Global Air 2020“ weist das Health Effects Institute darauf hin, dass 90% der Weltbevölkerung immer noch viel höheren Konzentrationen von PM2,5 (Partikel kleiner als 2,5 Mikrometer, die bekanntermaßen eine Vielzahl von Herz-Kreislauf-Gesundheit verursachen) ausgesetzt sind Probleme) als die von der Weltgesundheitsorganisation empfohlenen 10 µg/m 3 . Die Luftverschmutzung wurde 2019 weltweit mit 6,67 Millionen Todesfällen in Verbindung gebracht, weit mehr als die 1,3 Millionen Todesfälle im Zusammenhang mit Verkehrskollisionen.

Es gibt verschiedene Quellen der Luftverschmutzung, aber der Verkehrssektor hat als Hauptverursacher der Konzentrationen von Feinstaub und Stickoxiden (NOx) in der Umgebung viel Aufmerksamkeit erlangt, und dies ist sowohl in der Geschichte als auch in der modernen Umweltstatistik begründet.

Wie die USA die Luftverschmutzung so effektiv bekämpfen

Schauen wir uns die Geschichte an. Im Jahr 1970 forderten umfassende neue Bundesvorschriften die Einhaltung der Luftreinhaltung von jedem Industriesegment, als die USA mit der schlechten Luftqualität in ihren städtischen Zentren zu kämpfen hatten. Nach der Gründung der Environmental Protection Agency (EPA) wurde der Clean Air Act von 1970 verkündet und Luftqualitätsstandards auf streng begrenzte Werte von sechs Schadstoffen festgelegt, die die öffentliche Gesundheit bedrohten: Kohlenmonoxid (CO), Stickstoffdioxid, Feinstaub, Schwefeldioxid, Kohlenwasserstoffe und Ozon. Autohersteller mussten Fahrzeuge entwickeln, die mit bleifreiem Benzin betrieben werden können und eine neue Vorrichtung – den Katalysator – einbauen, um Schadstoffe aus Autoabgasen deutlich zu reduzieren.

Die seit der Verabschiedung des Luftreinhaltegesetzes erzielten Ergebnisse sind erstaunlich. Obwohl sich die US-Wirtschaft seit den 1970er Jahren vervierfacht hat, ist die Luftverschmutzung um mehr als 70 % zurückgegangen. Reduzierte Fahrzeugemissionen trugen maßgeblich dazu bei, hauptsächlich durch den Einsatz des Katalysators. Im Vergleich zu den 1970er Jahren haben sich die Auspuffemissionen von CO, NOx und Partikeln heute um über 95 % verringert, was dem Abtransport von Millionen von Autos entspricht!

Die Auswirkungen auf die Luftqualität hier in den USA sind daher spürbar, wobei die Konzentration von PM2,5 seit dem Jahr 2000 landesweit um 43 % abgenommen hat. Der Clean Air Act diente weltweit als Vorbild und Blaupause für Emissionsvorschriften zu erheblichen Emissionsreduktionen von Pkw weltweit.

Europa und China gehen mutig voran, um die Partikelemissionen zu reduzieren

Heute setzen die USA jedoch nicht mehr über alle Emissionsklassen hinweg die neuesten und strengsten Standards. In den letzten Jahren haben Europa und China mutigere Schritte bei den Emissionsvorschriften unternommen, indem sie nicht nur die Masse der von Fahrzeugen emittierten Partikel, sondern auch die Anzahl der in Fahrzeugabgasen zulässigen Rußpartikel begrenzt haben, um die Emissionen von Ultra -Feinstaub.

Diese für Benzinfahrzeuge spezifischen Vorschriften adressieren die erhöhten Partikelemissionen moderner, kraftstoffsparender Fahrzeuge mit Benzindirekteinspritzung (GDI). Die Grenzwerte in diesen neuen europäischen und chinesischen Vorschriften verlangen von Autoherstellern, Benzinpartikelfilter (GPFs) zu ihren Emissionskontrollsystemen hinzuzufügen. Diese hocheffizienten Abgasfilter verhindern, dass die meisten ultrafeinen Partikel eines Fahrzeugs (solche mit einer Größe von weniger als 100 Nanometern) aus dem Auspuffrohr in die Atmosphäre gelangen. Angesichts der anhaltenden Pandemie ist es wichtig, neue Beweise hervorzuheben, die darauf hindeuten, dass COVID-19-Partikel durch Adsorption an ultrafeinen Partikeln übertragen werden, die 100 nm oder kleiner sind und lange Zeit in der Luft verweilen können. [1]

Europa hat auch reale Fahremissionsnormen eingeführt, um sicherzustellen, dass die Emissionsnormen nicht nur in Labortests eingehalten werden, sondern auch unter einer Vielzahl von Fahrbedingungen auf der Straße, die das tägliche Fahren von Menschen simulieren.

Es ist bedauerlich, dass neue Automodelle, die in Europa und China verkauft werden, mit GPFs ausgestattet sein werden, während dieselben in den USA ohne einen solchen verkauft werden. Hoffentlich werden zukünftige regulatorische Verschärfungen in den USA dazu beitragen, diese Lücke zu schließen. Wenn nicht, ist dies eine verpasste Gelegenheit für sofortigen Fortschritt, da Benzinfahrzeuge den größten Teil der Flotte in den USA ausmachen und jedes andere heute verkaufte Fahrzeug ein GDI ist. Die von diesen Fahrzeugen emittierten ultrafeinen Partikel gefährden unsere Gesundheit, aber Gesundheitsprobleme können mit diesen bereits im Handel in Europa und China erhältlichen Filtern gemildert werden.

Darüber hinaus haben neuere Studien gezeigt, dass es keine „sichere“ Untergrenze der Partikelkonzentration für die menschliche Gesundheit gibt, was auf die Notwendigkeit einer kontinuierlichen Senkung der Emissionsgrenzwerte hindeutet. [2]

Weitere Fortschritte in den kommenden Jahren, um weitere Emissionsreduzierungen zu gewährleisten

Fortschrittliche Motortechnologien und Abgasnachbehandlungssysteme mit den neuesten Partikel- und Kaltstarttechnologien haben dazu geführt, dass Fahrzeuge nahezu null – und in einigen Fällen sogar „negativ“ – emittierende Fahrzeuge haben, was bedeutet, dass die Auspuffkonzentrationen manchmal sogar niedriger sein können als die Umgebungsluftkonzentration Schadstoffe. Tatsächlich deuten mehrere Studien darauf hin, dass in den kommenden Jahren die durch Bremsen und Reifenverschleiß erzeugten Partikel wahrscheinlich die von mit Filtern ausgestatteten Endrohren emittierten Partikel übersteigen werden. [3]

Der Katalysator bleibt zwar ein modernes Wunderwerk, indem er über 99% der schädlichen NOx und anderer Schadstoffe umwandelt, sobald das Abgas den Katalysator erhitzt, es gibt jedoch noch Raum für Verbesserungen. In den ersten ein bis zwei Minuten nach der Motorzündung ist die Katalysatortemperatur noch niedrig, was zu hohen Emissionen führt. Es werden Technologien entwickelt, um diese „Kaltstart“-Emissionen zu reduzieren, die es dem Katalysator ermöglichen, noch schneller Betriebstemperaturen zu erreichen und die letzte Hauptquelle von Fahrzeugemissionen in urbanen Zentren zu reduzieren.

Es werden weitere Schritte unternommen, um sicherzustellen, dass das Fahrzeug die Emissionsvorschriften einhält. Die Regulierungsbehörden implementieren eine strengere Emissionskontrolle im Einsatz durch On-Board-Diagnose, Überwachung von NOx und Kraftstoffverbrauch und Echtzeitübertragung dieser Daten über Telematik. Großstädte auf der ganzen Welt erwägen die Nutzung von Fernerkundung, um stark emittierende Fahrzeuge zu identifizieren, und die Implementierung von Geofencing bei Plug-in-Hybridfahrzeugen, um sicherzustellen, dass das Fahrzeug beim Einfahren in die emissionsreduzierte Zone einer Stadt in den reinen Elektromodus wechselt.


Renntaube nach hektischem Bieterkrieg für Rekordwert von 1,9 Millionen US-Dollar verkauft: "Totaler Schock"

New Kim ist Gold wert und dann noch viel mehr. Ein wohlhabender chinesischer Taubensportfan setzte einen Rekordpreis von 1,6 Millionen Euro (1,9 Millionen US-Dollar) für den in Belgien gezüchteten Vogel fest und sagte damit viel mehr als nur, was für Geld man mit dem einst urigen Sport verdienen kann, der dazu bestimmt schien Rückgang erst vor wenigen Jahren.

Ein Mitarbeiter von Pipa, einem belgischen Auktionshaus für Reisetauben, zeigt nach einer Auktion in Knesselare, Belgien, am 15. November 2020 eine zweijährige weibliche Taube namens New Kim. Francisco Seco / AP

Während einer hektischen letzten halben Stunde am Sonntag am Ende einer zweiwöchigen Auktion im Taubenzentrum Pipa trieben zwei chinesische Bieter, die unter den Pseudonymen Super Duper und Hitman firmierten, den Preis um 280.000 Euro (325.000 US-Dollar) in die Höhe und hinterließen damit den bisherigen Rekord, den belgische -bred Armando holte letztes Jahr mit 350.000 Euro deutlich ab.

Super Duper hat die Henne bekommen, und hinter dem Pseudonym soll der gleiche wohlhabende chinesische Industrielle stehen, der bereits Armando hatte, was die Zucht mit den beiden teuren Vögeln ermöglichte.

Es war wieder ein Beweis dafür, dass ein uraltes Hobby in Westeuropa, das mit Männern der Arbeiterklasse identifiziert wurde, jetzt ein neues, elitäres Auslandsleben erfährt. Spitzenzüchter, die sich auf Generationen von Familienerfahrungen verlassen, können ihre Vögel jetzt zu Preisen verkaufen, die noch vor einem Jahrzehnt nicht gekannt wurden, und oft ist China ihr Ziel.

Bei dieser Gelegenheit ging der erfolgreiche Züchter Gaston Van de Wouwer mit 76 Jahren in den Ruhestand und sein Sohn hatte ein zu beschäftigtes Berufsleben, um den berühmten Taubenstall weiterzuführen. Alle 445 Vögel wurden versteigert und der Gesamtverkauf überstieg bereits 6 Millionen Euro (7 Millionen US-Dollar). Ein zweiter Teil der Auktion endet am Montag, enthielt aber keinen Vogel, der mit New Kim mithalten könnte. Es war immer noch ein tolles Wochenende für einen Taubenzüchter.

"Das einzige, was ich sehen kann, ist, dass wir total geschockt sind", sagte Van de Wouwer gegenüber Reuters.

Es wird erwartet, dass die neuen Besitzer von New Kim sie für die Zucht verwenden, berichtete BBC News. Die Auktionatoren sagten, das Geschlecht des Vogels habe den Verkauf noch ungewöhnlicher gemacht.

Trendnachrichten

"Diese Rekordpreise sind unglaublich, denn das ist eine Frau", sagte Nikolaas Gyselbrecht, CEO und Gründer des Auktionshauses Pipa, gegenüber Reuters. "Normalerweise ist ein Männchen mehr wert als ein Weibchen, weil es mehr Nachkommen zeugen kann."

Nikolaas Gyselbrecht, Gründer von Pipa, einem belgischen Auktionshaus für Brieftauben, zeigt eine zweijährige weibliche Taube namens New Kim. YVES HERMAN / REUTERS

Belgier gelten seit langem als die besten Züchter, sowohl aufgrund ihrer generationenlangen Erfahrung als auch der Dichte eines Netzwerks, in dem viele Züchter nah beieinander Rennen veranstalten können. Es ist jedoch kein kurzfristiges Unterfangen, da es Jahre, wenn nicht Jahrzehnte dauert, ein Experte für genetische Züchtung mit der ständigen Vermischung und Paarung von Vögeln zu werden. Vögel können bis zu 15 Jahre alt werden.

"Jeder interessiert sich für unsere Tauben", sagte Pascal Bodengien, Chef des belgischen Taubenverbandes, gegenüber The Associated Press.

Noch vor einem Jahrzehnt lag der Rekordpreis für eine Taube bei einem Zehntel des Preises von New Kim. Und der aktuelle Goldpreis liegt bei etwa 26.000 Euro (30.350 US-Dollar) pro Pfund.

Wie so oft hat die Globalisierung den Unterschied gemacht.

Mit dem Aufstieg des Geschäftsvermögens in China kam auch ein auffälliger Konsum und ein neuer Ort für Glücksspiele. Irgendwie passen Tauben dazu.In China gibt es oft One-Loft-Rennen, bei denen sich alle Tauben monatelang an einen Stall gewöhnen und dann viele hundert Meilen entfernt freigelassen werden, um mit ihrem einzigartigen Orientierungssinn und speziellem Schnelligkeitstraining den Rückweg zu nehmen. Preistöpfe können in die zweistellige Millionenhöhe gehen.

Für die Zucht gibt es jedoch keinen Ort wie Belgien. Hier folgten vor etwas mehr als einer Generation den nationalen Wochenend-Radionachrichten Ankündigungen darüber, ob Tauben an weit entfernten Orten in Frankreich oder sogar Spanien ausgesetzt wurden und mit welchen Wetterbedingungen die Vögel konfrontiert waren.

Nach dem Zweiten Weltkrieg zählte Belgien über 250.000 Mitglieder im Taubenzüchterverband. Inzwischen seien es 18.000, sagt Bodengien.

Die Taubenzucht erfordert ständige Aufmerksamkeit, jeden Tag des Jahres. Diese Forderungen hatten viele moderne Leute abgewiesen und den Sport einst zum Niedergang gebracht.

"Um der Beste zu sein, muss es dein Lebenswerk sein. Für manche mag es langweilig erscheinen. Tag für Tag. Winter und Sommer, immer diese Tauben." er sagte.

Einmal gebissen, bleiben viele jedoch ihr Leben lang treu. Und die Nachricht, dass eine Taube für 1,9 Millionen US-Dollar verkauft werden kann, könnte neue Herausforderer dazu veranlassen, in den Sport einzusteigen. Bodengien begrüßte diese Entwicklung, forderte aber Geduld und einen Realitätscheck.

"Jeder, der darüber nachdenkt, in unseren Sport einzusteigen, um Geld daraus zu machen, sollte besser noch einmal darüber nachdenken und zu einem anderen Sport wechseln", sagte er.

Erstveröffentlichung am 16. November 2020 / 06:29

& kopieren Sie 2020 CBS Interactive Inc. Alle Rechte vorbehalten. Dieses Material darf nicht veröffentlicht, gesendet, umgeschrieben oder weiterverbreitet werden. Die Associated Press hat zu diesem Bericht beigetragen.


Abstrakt

Zielsetzung-

Unser Ziel war es, Rassenunterschiede in der Luftverschmutzung durch Feinstaub aus der Umgebung (Partikel mit einem mittleren aerodynamischen Durchmesser von <2,5 µm [PM2.5]) und Ruß (BC) und ihr Zusammenhang mit Risikofaktoren für Herz-Kreislauf-Erkrankungen (CVD), arterielle Endothelfunktion, kardiovaskuläre Ereignisse und Gesamtmortalität.

Ansatz und Ergebnisse—

Daten aus der HeartSCORE-Studie (Heart Strategies Concentrating on Risk Evaluation) wurden verwendet, um die durchschnittliche 1-Jahres-Luftverschmutzungsbelastung durch PM . abzuschätzen2.5 und BC unter Verwendung von Landnutzungsregressionsmodellen. Korrelate von PM2.5 und BC wurden mit linearen Regressionsmodellen bewertet. Assoziationen mit klinischen Ergebnissen wurden unter Verwendung von Cox-Proportional-Hazards-Modellen bestimmt, die um traditionelle CVD-Risikofaktoren angepasst wurden. Es lagen Daten von 1717 Teilnehmern vor (66% Frauen 45% Schwarze 59±8 Jahre). Schwarze hatten eine signifikant höhere Exposition gegenüber PM2.5 (Mittelwert 16,1 ± 0,75 versus 15,7 ± 0,73 µg/m 3 P=0,001) und BC (1,19±0,11 gegenüber 1,16±0,13abs P=0,001) im Vergleich zu Weißen. Exposition gegenüber PM2.5, jedoch nicht BC, war unabhängig mit einem höheren Blutzucker und einer schlechteren arteriellen Endothelfunktion verbunden. PN2.5 war bei einer medianen Nachbeobachtungszeit von 8,3 Jahren mit einem höheren Risiko für inzidente kardiovaskuläre Ereignisse und Gesamtmortalität verbunden. Schwarze hatten ein 1,45 (95% CI, 1,00–2,09) höheres Risiko für kombinierte CVD-Ereignisse und Gesamtmortalität als Weiße in den um relevante Kovariaten adjustierten Modellen. Dieser Zusammenhang wurde durch die Anpassung für PM . leicht abgeschwächt2.5.

Schlussfolgerungen—

PN2.5 Die Exposition war mit erhöhtem Blutzucker, schlechterer Endothelfunktion und inzidierten kardiovaskulären Ereignissen und Gesamtmortalität verbunden. Schwarze hatten eine höhere Rate an kardiovaskulären Ereignissen und Gesamtmortalität als Weiße, was nur teilweise durch eine höhere Exposition gegenüber PM . erklärt wurde2.5.

Einführung

Rassenunterschiede bei der Sterblichkeit und der Morbidität von Herz-Kreislauf-Erkrankungen (CVD) stellen die Gesundheitsversorgung in den Vereinigten Staaten und weltweit vor Herausforderungen. 1–4 Das Verständnis der Rolle der Umweltverschmutzung bei rassenbedingten Unterschieden bei den kardiovaskulären Risikofaktoren und dem klinischen Ergebnis von kardiovaskulären Erkrankungen kann einen pathophysiologischen Mechanismus für solche Unterschiede aufklären und präventive Strategien leiten. Epidemiologische Studien haben gezeigt, dass eine chronische Exposition gegenüber Feinstaub in der Luft (Partikel mit einem mittleren aerodynamischen Durchmesser <2,5 µm [PM2.5]) ist mit einem erhöhten kardiovaskulären Risiko und einer erhöhten Mortalität verbunden. 5–8

Obwohl die pathophysiologischen Grundlagen dieser Assoziationen nicht vollständig verstanden sind, umfassen potenzielle Mechanismen, die in Tier- und Humanstudien identifiziert wurden, erhöhten oxidativen Stress und Entzündungen, die zu endothelialer Dysfunktion, atherosklerotischer Plaqueprogression und Thrombose führen. 5,9–11 Studien zu Ruß (BC), einem Bestandteil ultrafeiner Partikel, der als Tracer für dieselbedingte Emissionen verwendet wird, haben weniger konsistente Ergebnisse erbracht. 12,13

Epidemiologische Daten weisen auch darauf hin, dass rassische/ethnische Minderheiten eher in Gebieten in der Nähe von Umweltverschmutzungsquellen leben, einschließlich Punktquellen und stark befahrenen Straßen. 14–17 Die Rassenunterschiede bei der Exposition gegenüber Umweltluftverschmutzung und ihre Rolle bei den Unterschieden beim CVD-Risiko und der Sterblichkeit sind jedoch nicht vollständig aufgeklärt. Daher haben wir die Rassenunterschiede bei der Exposition gegenüber PM durch Luftverschmutzung in Städten untersucht2.5 und BC und ihre Assoziation mit CVD-Risikofaktoren und inzidierten CVD-Ereignissen und der Gesamtmortalität in der HeartSCORE-Studie (Heart Strategies Concentrating on Risk Evaluation), einer gemeindebasierten Kohorte in West-Pennsylvania, die prospektiv rassische Unterschiede beim CVD-Risiko und den Ergebnissen untersucht seit 2003.

Materialen und Methoden

Studienpopulation

HeartSCORE ist eine laufende gemeindebasierte prospektive Kohortenstudie mit 2000 Teilnehmern mit ungefähr gleichen Anteilen von Schwarzen (44%) und Weißen (56%) zur Bewertung rassischer und sozioökonomischer Unterschiede beim kardiovaskulären Risiko. Die Methoden von HeartSCORE wurden zuvor beschrieben. 18,19 Zu den Zulassungskriterien gehörten Alter von 45 bis 75 Jahren bei Studieneintritt, Wohnsitz im Großraum Pittsburgh, PA, Metropolregion, Möglichkeit zur Durchführung von Baseline- und jährlichen Nachuntersuchungen und Abwesenheit bekannter Komorbiditäten, von denen erwartet wird, dass sie die Lebenserwartung auf <5 Jahre begrenzen . Das Institutional Review Board der University of Pittsburgh genehmigte das Studienprotokoll, und alle Studienteilnehmer gaben eine schriftliche Einverständniserklärung ab. An der vorliegenden Studie nahmen 1717 Teilnehmer teil, für die verfügbare Daten zur Luftverschmutzung durch Feinstaub aus der Umgebung (PM2.5) und BC. Daten sind auf Anfrage von den Autoren zum Zwecke der Replikation der Studie erhältlich.

Expositionsbestimmung

Wir schätzten die chronische Exposition gegenüber städtischen Feinstaub2.5 und BC für das Jahr vor dem klinischen Ausgangsdatum jedes Individuums, unter Verwendung angepasster Versionen zuvor veröffentlichter Landnutzungsregressionsmethoden, unter Einbeziehung von AERMOD (AMS/EPARegulatory Model)-Ausbreitungsmodellen, um den Einfluss lokaler Punktquellen besser zu berücksichtigen, wie im National Emissions berichtet Inventar (https://www.epa.gov/air-emissions-inventories/2014-national-emissions-inventory-nei-data) 20,21 Hybride Landnutzungsregressionsmodelle (einschließlich AERMOD-Ausbreitungsmodellterme) wurden aus einem räumlichen Überwachungskampagne mit 37 Probenahmestellen im Großraum Pittsburgh im Sommer (5. Juni bis 26. Juli 2012) und Winter (8. Januar bis 10. März 2013). Geografische Informationssystem-basierte Kovariaten wurden berechnet, um die Variabilität in einer Reihe von Verschmutzungsquellenindikatoren (z. B. Verkehrsdichte, Industrieemissionen, Bevölkerung) zu erfassen. 20 Hybride Landnutzungsregressionsmodelle wurden als gemischte Modelle entwickelt, die für wiederholte Messungen an jedem Standort nach Jahreszeit angepasst wurden und die räumliche Variation der PM vorhersagen2.5 und BC als Funktion der auf dem geografischen Informationssystem basierenden Quellendichteindikatoren. Wir haben Teilnehmeradressen mit einem zusammengesetzten Adress-Locator in ArcGIS 10.4 (ESRI 2016) geokodiert, um Punkt-Features von Wohnorten zu generieren. Wir haben die Landnutzungsregressionsmodelle verwendet, um die mittleren Konzentrationen von PM . zu schätzen2.5 und BC für die 300 m um die Wohnadresse jedes Teilnehmers herum, für die 12 Monate vor dem Monat des klinischen Ausgangsdatums jedes Teilnehmers, unter Verwendung täglicher regulatorischer Daten von einem zentral platzierten US-amerikanischen EPA-Luftqualitätssystemmonitor. 20,21

Kovariaten und abhängige Variablen

Demografische und medizinische Anamnese wurden bei der Baseline-Visite (2001–2004) erhoben. Rennen wurde selbst gemeldet. Die Teilnehmer füllten einen demografischen Fragebogen aus, der Informationen zu Familien-/Lebensgemeinschaftsstatus, Bildung und Einkommen enthielt. Das höchste Bildungsniveau wurde kategorisiert als niedriger als High School, über High School bis zum Bachelor-Abschluss und über den Bachelor-Abschluss hinaus. Das Jahreseinkommen wurde in den Kategorien <$10K, $20 bis 40K, $40 bis 80K und >$80K gesammelt. Zu den körperlichen Messungen gehörten die Messung der Vitalparameter und der Körperfettverteilung. Hypertonie wurde als Blutdruck >140/90 oder die Einnahme von blutdrucksenkenden Medikamenten definiert. Der Body-Mass-Index wurde als Gewicht/Größe 2 (kg/m 2 ) berechnet. Laboruntersuchungen des Cholesterinspiegels wurden an venösem Blut, das im Nüchternzustand entnommen wurde, unter Verwendung der kommerziell erhältlichen vertikalen Autoprofil-Technik (Atherotech, Birmingham, AL) durchgeführt. Der Nüchternblutzucker wurde mit der Glucoseoxidase-Methode gemessen. Die Messung des hochempfindlichen C-reaktiven Proteins wurde mit einem immunturbidimetrischen Assay auf dem Roche P Modular System (Roche Diagnostics, Indianapolis, IN) unter Verwendung von Reagenzien und Kalibratoren von DiaSorin (Stillwater, MN) durchgeführt. Die Serum-Interleukin-6-Konzentrationen wurden unter Verwendung kommerziell erhältlicher ELISA-Testkits (R&D Systems, Minneapolis, MN) gemessen.

Die endotheliale Funktion wurde unter Verwendung eines Endo-PAT2000-Geräts (Itamar Medical, Caesarea, Israel) gemessen, das von dem Protokoll der Framingham Heart Study, wie zuvor berichtet, übernommen wurde. 18,19,22 Kurz gesagt wurde die digitale Pulsamplitude mit dem peripheren arteriellen Tonometriegerät (PAT) gemessen, das an der Spitze jedes Zeigefingers angebracht wurde. Das Basislinien-PAT-Signal wurde 5 Minuten lang an beiden Fingern gemessen. Der arterielle Fluss wurde dann an einem Finger durch Aufbringen eines okklusiven Armdrucks unterbrochen. Nach 5 Minuten wurde der Manschettendruck abrupt abgelassen und das PAT-Signal wurde an beiden Fingern für die folgenden 5 Minuten gemessen. Die Daten wurden elektronisch aufgezeichnet und mit einem computergestützten, automatisierten Algorithmus analysiert. Die Pulsamplitudenantwort auf Hyperämie wurde aus der hyperämischen Fingerkuppe als das Verhältnis der Postokklusionspulsamplitude zur Grundlinienpulsamplitude berechnet. Das Ergebnis wurde durch das entsprechende Verhältnis in der Kontrollhand geteilt, um das PAT-Verhältnis (auch bekannt als reaktiver Hyperämie-Index) zu erhalten. Der Framingham-reaktive Hyperämie-Index (fRHI) wurde als die natürliche logarithmische Transformation des reaktiven Hyperämie-Index berechnet. 19,22

Klinische Ergebnisse (Gesamtmortalität und Vorkommnisse von Herz-Kreislauf-Erkrankungen)

Die Teilnehmer wurden durch halbjährliche Fragebögen und während der jährlichen Nachsorgeuntersuchungen auf Krankenhausaufenthalte und kardiovaskuläre Ereignisse untersucht. Inzidenz von kardiovaskulären Ereignissen wurden als nicht tödlicher Myokardinfarkt, akutes Koronarsyndrom, Schlaganfall, koronare Revaskularisation oder Herztod vordefiniert. Der primäre Endpunkt von Interesse war eine Kombination aus kardiovaskulären Ereignissen und Gesamtmortalität. Für jeden gemeldeten Krankenhausaufenthalt wurden medizinische Aufzeichnungen erstellt. Eine Forschungsschwester und ein Studienarzt beurteilten Vorfälle unabhängig voneinander. Die Todesursache als kardiale oder nichtkardiale Todesursache wurde durch Überprüfung der Sterbeurkunde des Commonwealth of Pennsylvania festgestellt.

Statistische Methoden

Basislinienvariablen werden durch Tertile von PM . dargestellt2.5 und BC. Wir präsentierten auch Basislinienvariablen nach Rasse in ergänzenden Analysen. Stetige Variablen werden als Mittelwerte (SD) und kategoriale Variablen als Proportionen ausgedrückt. Verbände der PM2.5 und BC mit CVD-Risikofaktoren wurden mit linearen Regressionsmodellen bewertet, angepasst an Alter, Geschlecht, Raucherstatus und Rasse. Eine weitere Anpassung wurde für den Einkommens- und Bildungsstatus vorgenommen, um die Auswirkungen des sozioökonomischen Status zu bewerten. Potentielle Effektmodifikation der Assoziationen von PM2.5 oder BC mit CVD-Risikofaktoren nach Rasse oder Geschlecht wurde untersucht, indem Interaktionsbegriffe zwischen Rasse oder Geschlecht und den Schadstoffen angepasst wurden.

Die Verbände von PM2.5 und BC mit CVD-Ereignissen und Gesamtmortalität wurden unter Verwendung von multivariablen-adjustierten Cox-Proportional-Hazards-Modellen untersucht. Die Annahmen zur Verhältnismäßigkeit von Gefährdungen wurden anhand von Schönfeld-Residuen bewertet. Die Nachbeobachtungszeit wurde durch Berechnung der Dauer (in Jahren) vom Datum des ersten Besuchs bis zum Datum des Ereignisses, Datum der letzten Nachsorge oder dem Datum der Zensur am 7. August 2014 bestimmt. Es wurde eine Anpassung vorgenommen für Einkommen und Bildungsstatus, wie in den linearen Regressionsmodellen.

Wir führten eine Mediationsanalyse durch, um die potenzielle Rolle der Luftverschmutzung bei der Erklärung des Zusammenhangs zwischen schwarzer Rasse und klinischen Ergebnissen durch Hinzufügen von PM . zu bewerten2.5 oder BC-Cox-Proportional-Hazard-Modelle in Bezug auf Rasse und CVD-Ergebnisse, mit Anpassung für CVD-Risikofaktoren, nämlich Alter, Geschlecht, Rauchen, systolischer Blutdruck, Diabetes mellitus, Body-Mass-Index, Gesamtcholesterin und Lipoprotein-Cholesterin hoher Dichte. Die Analysen wurden mit den von Ananth und VanderWeele, 23 beschriebenen Methoden durchgeführt, basierend auf den direkten und indirekten Auswirkungen, die für schwarze Rasse geschätzt wurden, wie auf der Risikodifferenzskala berechnet. Aufgrund der hohen Korrelation zwischen Rasse und sozioökonomischem Status haben wir keine Marker des sozioökonomischen Status in das für die Mediationsanalysen verwendete Modell einbezogen. Alle Analysen wurden mit Stata-Software (Stata Corp, Version 11, TX) durchgeführt. EIN P<0,05 wurde als statistisch signifikant angesehen. Studiendaten sind auf Anfrage von den Autoren zum Zwecke der Replikation der Studie erhältlich.

Ergebnisse

Baseline-Eigenschaften und bivariate Korrelationen für PM2.5 und BC

Die Analysen umfassten 1717 Teilnehmer (66% Frauen 45% Schwarze 59±8 Jahre) mit verfügbaren Informationen zu PM2.5 und BC. Baseline-Eigenschaften der Teilnehmer werden durch Tertile von PM . dargestellt2.5 und BC in Tabelle 1 bzw. Tabelle I in der reinen Online-Datenergänzung. Der Median geschätzte PM2.5 Die Exposition betrug 15,7 µg/m 3 (Bereich: 14,3–19,1 Interquartilbereich: 15,3–16,4). Der Median der BC-Konzentration lag bei 1,16 abs (Bereich: 0,93–1,92 Interquartilabstand: 1,09–1,24). Die mittleren (SD) Schätzungen von PM2.5 und BC-Konzentrationen betrugen 15,7 ± 0,77 µg/m 3 bzw. 1,17 ± 0,12 abs. Schwarze hatten im Durchschnitt eine höhere Exposition gegenüber PM2.5 und BC als Weißen. Mittlere PN2.5 bei Schwarzen betrug 16,1 (SD=0,75) µg/m 3 gegenüber 15,7 (0,73) µg/m 3 bei Weißen. Die mittlere BC-Exposition bei Schwarzen betrug 1,19 (SD=0,11) abs gegenüber 1,16 (0,13) bei den Weißen (Abbildung 1). Die Basischarakteristika der Teilnehmer nach Rasse sind in Tabelle II in der nur online verfügbaren Datenergänzung dargestellt.

Tabelle 1. Baseline-Eigenschaften der Teilnehmer nach Thirds PM2.5

Bachelor+ zeigt über Bachelor-Abschluss hinaus BMI, Body-Mass-Index BP, Blutdruck fRHI, Framingham-reaktiver Hyperämie-Index HDL-c, High-Density-Lipoprotein-Cholesterin HS, High-School <HS, weniger als High-School-HS+, High-School bis Bachelor-Abschluss hsCRP, High- Sensitivität C-reaktives Protein HTN, Hypertonie Hx, Vorgeschichte IL6, Interleukin-6 PM2.5, Feinstaub mit mittlerem aerodynamischen Durchmesser <2,5 um TC, Gesamtcholesterin-TG, Triglyceride und WHR, Taille-Hüft-Verhältnis.

Abbildung 1. Verteilung der Umweltschadstoffe nach Rasse. *Assoziation war signifikant nach Anpassung an Alter, Geschlecht, Rauchen, Einkommen und Bildung. BC zeigt Ruß und PM . an2.5, Partikel mit einem mittleren aerodynamischen Durchmesser <2,5 µm.

In univariaten Modellen ist PM2.5 war mit einem breiten Spektrum von Faktoren korreliert. Zum Beispiel PM2.5 Mit steigendem Einkommen nahmen die Expositionen ab. Es gab auch einen linearen Anstieg des mittleren Blutzuckers, des Body-Mass-Index und der Interleukin-6-Konzentrationen und eine Abnahme der arteriellen Endothelfunktion über die Tertile von PM2.5 (Tabelle 1). Es gab ähnliche, aber schwächere Assoziationsmuster für BC (Tabelle I in der nur online verfügbaren Datenergänzung).

Multivariable Korrelate von PM2.5 und BC

Der Unterschied zwischen Schwarz-Weiß-Teilnehmern in der Exposition gegenüber PM2.5 und BC blieben nach Anpassung an Alter, Geschlecht, Raucherstatus, Einkommen und Bildung statistisch signifikant. Darüber hinaus höhere PM2.5 Expositionen waren in alters- und geschlechtsangepassten Modellen mit einem höheren systolischen Blutdruck, Body-Mass-Index, Blutzucker und Interleukin-6 sowie einem niedrigeren fRHI (dh einer schlechteren Endothelfunktion) verbunden (Tabelle 2). Die Verbände von PM2.5 mit Glukose und fRHI blieben nach einer weiteren Anpassung um Rauchen, Rasse, Einkommen und Bildung statistisch signifikant. Je 1,5 µg/m 3 höhere PM-Konzentration2.5 war im vollständig adjustierten Modell mit einem Anstieg des Blutzuckerspiegels um 3,7 mg/dl (95 % KI, 1,0–6,4) und einer Abnahme des fRHI um 0,06 U (95 % KI, 0,00–0,11) verbunden (Tabelle 2) . Die Assoziationen zwischen PM2.5 und CVD-Risikofaktoren variierten nicht signifikant nach Geschlecht oder Rasse (P Wert für Interaktion >0,05 für alle). Es wurden ähnliche Muster, aber statistisch nicht signifikante Assoziationen für BC beobachtet (Tabelle III in der nur online verfügbaren Datenergänzung).

Tabelle 2. Verband der Umweltbelastung durch PM2.5 (pro 1,5 µg/m 3 höhere Konzentration) mit kontinuierlichen Variablen

BMI zeigt Body-Mass-Index fRHI an, Framingham-reaktiver Hyperämie-Index hsCRP, hochempfindliches C-reaktives Protein IL6, Interleukin-6 PM2.5, Feinstaub mit mittlerem aerodynamischen Durchmesser <2,5 μm und SBP, systolischer Blutdruck.

Umweltschadstoffe, Rasse und Vorfall CVD und Mortalitätsergebnis

Über einen medianen Nachbeobachtungszeitraum von 8,3 Jahren (12 888 Personenjahre Nachbeobachtung) wurden 140 Vorkommnisse (70 Todesfälle und 70 nicht-tödliche kardiovaskuläre Ereignisse) beobachtet. Je 1,5 µg/m 3 höhere PM-Konzentration2.5 war mit einem Anstieg der Hazard Ratio der kombinierten Gesamtmortalität und CVD-Ereignisse um 1,39 (95%-KI, 0,96–1,83) nach Anpassung an Alter und Geschlecht verbunden. Die Assoziation war nach weiterer Anpassung für ethnische und kardiovaskuläre Risikofaktoren ähnlich. BC war nicht signifikant mit Ereignissen verbunden (Abbildung 2).

Figur 2. Zusammenhang von Umweltschadstoffen mit klinischen Ergebnissen. Modell 1, Alter+Geschlecht Modell 2, Modell 1+Rauchen+Rasse Modell 3, Modell 3+systolischer Blutdruck+Diabetes mellitus+Body-Mass-Index Modell 4, Modell 3+Gesamtcholesterin+High-Density-Lipoproteincholesterin+Triglyceride. BC zeigt Ruß-HR, Hazard Ratio und PM . an2.5, Partikel mit einem mittleren aerodynamischen Durchmesser <2,5 µm.

Schwarze hatten ein 1,45 (95% CI, 1,00–2,09) höheres Risiko für kombinierte CVD-Ereignisse und Gesamtmortalität als Weiße in Modellen, die für traditionelle CVD-Risikofaktoren angepasst wurden. Dieser Zusammenhang wurde mit Anpassung für PM . leicht auf 1,34 (0,91, 1,96) abgeschwächt2.5 (Tisch 3). Mediationsanalysen zeigten, dass 24 % des Zusammenhangs zwischen ethnischer Zugehörigkeit und kombiniertem klinischem Ergebnis durch die Exposition gegenüber PM . vermittelt werden2.5. Der Zusammenhang zwischen ethnischer Zugehörigkeit und klinischem Outcome war unter Berücksichtigung von Einkommen und Bildung nicht mehr signifikant (Tabelle 3).

Tisch 3. Auswirkung der Anpassung für PM2.5 oder BC über den Zusammenhang zwischen Rassen- und kombinierten CVD-Ereignissen und Gesamtmortalitätsergebnissen

Modell 1: Alter und Geschlecht.Modell 2: Alter, Geschlecht, Rauchen, SBP, Diabetes mellitus, BMI. Modell 3: Alter, Geschlecht, Rauchen, SBP, Diabetes mellitus, BMI, TC und HDL-c. Modell 4: Alter, Geschlecht, Rauchen, SBP, Diabetes mellitus, BMI, TC, HDL-c, Einkommen und Bildung. BC zeigt Black Carbon BMI, Body-Mass-Index CVD, Herz-Kreislauf-Erkrankungen HDL-c, High-Density-Lipoprotein-Cholesterin HR, Hazard Ratio PM . an2.5, Feinstaub mit mittlerem aerodynamischen Durchmesser <2,5 μm SBP, systolischer Blutdruck und TC, Gesamtcholesterin.

Diskussion

Wir fanden heraus, dass Schwarze eine signifikant höhere Exposition gegenüber Luftschadstoffen (PM2.5, BC) und ein erhöhtes Risiko für den kombinierten Endpunkt von kardiovaskulären Ereignissen und Tod in einer gemeindebasierten Kohorte von Erwachsenen in West-Pennsylvania. Feinstaub-Luftverschmutzung gemessen durch PM2.5 war auch unabhängig mit einem erhöhten Risiko für kombinierte kardiovaskuläre Ereignisse und Gesamtmortalität sowie mit erhöhtem Blutzucker und schlechterer Endothelfunktion verbunden, nachdem potenzielle Störfaktoren, einschließlich Rasse, berücksichtigt wurden. Das erhöhte Risiko klinischer Ereignisse bei Schwarzen wurde teilweise durch die Exposition gegenüber PM . vermittelt2.5.Es gab keinen signifikanten Zusammenhang zwischen BC und klinischen Ergebnissen.

Diese Studie trägt zu einem besseren Verständnis des Mechanismus der Rassenunterschiede bei kardiovaskulären Ereignissen und der Sterblichkeit bei. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine höhere Exposition gegenüber PM2.5 kann zu den rassischen Unterschieden bei den CVD-Ergebnissen beitragen, die in der Heart SCORE-Kohorte beobachtet wurden, und steht im Einklang mit früheren Studien, die einen Zusammenhang zwischen Feinstaub in der Luft und CVD berichteten. 5–8,24 Die Assoziation schwarzer Rasse mit einem höheren Risiko für kombinierte kardiovaskuläre Ereignisse und Gesamtmortalität in unserer Studie wurde durch die Anpassung für PM . abgeschwächt2.5. In der Tat zeigten Mediationsanalysen, dass ≈24 % des beobachteten Zusammenhangs zwischen ethnischer Zugehörigkeit und kardiovaskulären Ereignissen und der Gesamtmortalität durch PM-Exposition erklärt werden können2.5. Diese Assoziation war jedoch in Modellen, die um Marker des sozioökonomischen Status (dh Einkommen und Bildung) angepasst wurden, statistisch nicht mehr signifikant, was darauf hindeutet, dass sozioökonomischer Status, Rasse und Exposition gegenüber Umweltschadstoffen komplexe und voneinander abhängige Beziehungen mit CVD-Ereignissen und Mortalität haben. Aufgrund der hohen Korrelation zwischen Rasse und sozioökonomischem Status haben wir keine Marker des sozioökonomischen Status in das für die Mediationsanalysen verwendete Modell einbezogen.

Unsere Ergebnisse legen auch mögliche Mechanismen für die Assoziation von PM . nahe2.5 mit CVD und Mortalität, die Hyperglykämie und endotheliale Dysfunktion umfassen kann. Diese Ergebnisse ergänzen frühere epidemiologische und grundlagenwissenschaftliche Studien zu den mechanistischen Pfaden, die Umweltverschmutzung und CVD in Verbindung bringen. 5,25–29 Im Gegensatz dazu ist die Assoziation von PM2.5 mit Interleukin-6 waren Body-Mass-Index und Blutdruck abgeschwächt und nach Anpassung an Rasse, Einkommen und Bildung in der vorliegenden Studie nicht mehr signifikant, obwohl frühere Studien auf signifikante Assoziationen, insbesondere mit entzündlichen Variablen, hingewiesen haben. 9,30,31 Die in dieser Studie beobachtete Abschwächung der Assoziation kann auf die komplizierten Beziehungen zurückzuführen sein, die wahrscheinlich zwischen Rasse, sozioökonomischem Status, Exposition gegenüber Umweltschadstoffen und entzündlichem Milieu bestehen, einschließlich Verwirrung, Effektmodifikation und Effektmediation.

Wir beobachteten ein ähnliches Assoziationsmuster zwischen BC und den verschiedenen CVD-Ergebnissen wie für PM2.5 obwohl die Effekte statistisch nicht signifikant waren. Die gemeldeten Daten, die den Zusammenhang zwischen BC- und CVD-Ergebnissen belegen, sind begrenzt. BC wird oft als Marker für dieselbedingte Emissionen interpretiert, und beobachtete Assoziationen mit CVD-Ereignissen waren widersprüchlich, insbesondere bei Personen ohne vorbestehende atherosklerotische Erkrankung. 12,13 Die aktuellen Ergebnisse deuten darauf hin, dass andere Quellen oder Komponenten der Luftverschmutzung wie PM2.5 möglicherweise wichtiger im Zusammenhang mit der Luftverschmutzung mit CVD.

Die vorliegende Studie weist mehrere Stärken auf, die es wert sind, berücksichtigt zu werden. Zuerst untersuchten wir eine rassisch vielfältige, gemeinschaftsbasierte Kohorte von Personen, die nicht aufgrund einer vorbestehenden Krankheit wie Diabetes mellitus oder CVD ausgewählt wurden. Daher sind die Ergebnisse auf das Verständnis von Zusammenhängen zwischen Luftverschmutzung, Rasse und CVD in breiten Bevölkerungsgruppen anwendbar. Zweitens konnten wir die wohnortspezifische Exposition für jeden Teilnehmer für das Jahr vor der klinischen Bewertung anhand eines räumlichen Modells für Luftverschmutzungskonzentrationen schätzen, das aus einer Vielzahl von Konzentrationsmessungen in der gesamten Region abgeleitet wurde. Drittens war die Stabilität der Bevölkerung in West-Pennsylvania mit einem langen Aufenthalt dieser Kohorte in ihren jetzigen Häusern verbunden, was ein zuverlässiges Maß für die Schadstoffbelastung im Zeitverlauf lieferte.

Unsere Studie hat mehrere Einschränkungen. Erstens handelt es sich um eine Single-Center-Studie, und die Spanne der Luftverschmutzungskonzentrationen bei den Studienteilnehmern ist etwas geringer als in multizentrischen Studien wie MESA (Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis). 8,32 Der kleinere Expositionsbereich kann unsere Fähigkeit einschränken, zu erkennen, wie sich Unterschiede in der Verschmutzung auf das Risiko auswirken. Zweitens lagen uns vor Studienbeginn keine Informationen über die Aufenthaltsdauer der Teilnehmer an jedem Ort vor, daher kann es zu einer Fehleinstufung des Langzeitexpositionsstatus kommen, je nachdem, wie lange die Teilnehmer an einem bestimmten Ort lebten. Drittens macht die signifikante Korrelation zwischen Rasse, sozioökonomischem Status und Exposition gegenüber Luftschadstoffen die Identifizierung der individuellen Auswirkungen dieser Variablen in wechselseitig angepassten multivariablen Modellen in dieser mittelgroßen Studie schwierig. Die Rasse spiegelt möglicherweise eher das soziale Konstrukt der Ethnizität wider als die zugrunde liegenden biologischen Unterschiede und wird daher eher durch soziale Faktoren wie Bildung und Einkommen verwechselt.

Bemerkenswert ist, dass wir die PM-Quellen in Innenräumen nicht bewertet haben2.5 In der vorliegenden Studie. Die Luftverschmutzung in Innenräumen ist ein ernstes Problem. Ein wichtiger Teil der Schadstoffbelastung in Innenräumen stammt jedoch aus dem Freien, und diese sind in hohem Maße korreliert. 33 Schätzungen der wohnsitzbezogenen Schadstoffbelastung im Freien, die wir in dieser Studie verwendet haben, haben in Studien weltweit wiederholt gezeigt, dass sie ein breites Spektrum von Gesundheitsergebnissen signifikant vorhersagen. 5–8 Diese Expositionsschätzungen stellen nicht die Gesamtheit der Schadstoffexposition jedes Einzelnen dar, sondern spiegeln vielmehr den anhaltenden Kontrast der Expositionen in städtischen Kohorten wider.

Bezüglich der Messung abhängiger Variablen verwendeten wir eine Einzelmessung der CVD-Risikofaktorkorrelate der in dieser Studie vorgestellten Umweltschadstoffe. Eine einmalige Messung der Exposition oder des Ergebnisses (im Vergleich zu einer wiederholten Messung) führt eher zu einer zufälligen Fehlklassifizierung. Eine solche nicht-differenzielle Fehlklassifizierung führt wahrscheinlich nicht zu einer systematischen Verzerrung, sondern schwächt jeden beobachteten Zusammenhang zwischen Exposition und Ergebnis (Regressionsverdünnung). Daher würde jede beobachtete Assoziation als gültig angesehen, obwohl sie schwächer sein kann als die tatsächlich zugrunde liegende Beziehung. Frühere Studien zu Umweltexpositionen haben die Luftverschmutzung über lange Zeiträume (chronische Expositionen) geschätzt, selbst wenn ein bestimmter CVD-Risikofaktor nur zu einem oder zu wenigen Zeitpunkten gemessen wird. 34,35 Dies liegt daran, dass die Verschmutzung eine geringe Belastung ist, die sich täglich über viele Jahre ansammelt, und viele Jahre der Exposition können oft jeder offensichtlichen physiologischen Veränderung vorausgehen.

Zusammenfassend fanden wir signifikante rassische Unterschiede bei der Exposition gegenüber städtischen Luftschadstoffen und den Ergebnissen in einer gemeindebasierten Kohorte in West-Pennsylvania. Expositionen gegenüber PM2.5 waren mit erhöhtem Blutzucker, schlechterer Endothelfunktion, kardiovaskulären Ereignissen und Gesamtmortalität verbunden. Im Vergleich zu Weißen hatten Schwarze eine höhere Rate an Herz-Kreislauf-Erkrankungen und eine höhere Gesamtmortalität, was teilweise durch eine höhere Exposition gegenüber PM erklärt wurde2.5. Weitere größere, multizentrische Studien können dazu beitragen, die Rolle und die Mechanismen von Umweltverschmutzungen bei Rassenunterschieden in Bezug auf kardiovaskuläre Risiken und Ergebnisse besser zu verstehen.


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Abstrakt

Die Globalisierung verlagert Produktion und Konsum an geografisch unterschiedliche Standorte und schafft eine Vielzahl von beträchtlichen Chancen und Herausforderungen. Die Verteilung und die damit verbundenen Auswirkungen von kurzlebigem primären Feinstaub (PM2.5), ein Vertreter der lokalen Umweltverschmutzung, werden durch den Verbrauch über die globale Lieferkette erheblich beeinflusst. Die Televerbindung wird hier verwendet, um die Verbindung zwischen Produktion und Konsumtätigkeit über große Entfernungen darzustellen. In dieser Studie entwickeln wir einen globalen verbrauchsbasierten primären PM2.5 Emissionsinventar zur Verfolgung primärer PM2.5 -Emissionen in der Lieferkette und bewerten, inwieweit lokale PM2.5 Emissionen werden durch den internationalen Handel ausgelöst. Darüber hinaus führen wir eine verbrauchsbasierte Bilanzierung ein und identifizieren die globale Ursprungsquelle, die die Emissionen verursacht hat. Wir finden, dass anthropogene PM2.5 Die Emissionen aus Industriesektoren machten im Jahr 2007 weltweit 24 Tg aus. Ungefähr 30% (7,2 Tg) dieser Emissionen entfielen auf den Export von Produkten hauptsächlich aus Brasilien, Südafrika, Indien und China (3,8 Tg) in die Industrieländer. Große Unterschiede (bis zum 10-fachen) in der Intensität der verkörperten Emissionen zwischen Nettoimporteuren und -exporteuren haben den gesamten globalen PM . stark erhöht2.5 Emissionen. Die Televerbindung von Produktions- und Verbrauchsaktivitäten liefert wertvolle Erkenntnisse im Hinblick auf die Minderung der weiträumigen grenzüberschreitenden Luftverschmutzung und regt zu konzertierten Bemühungen an, die auf eine umweltbewusstere Globalisierung abzielen.

1. Einleitung

In einer stark globalisierten Welt werden Güter und Dienstleistungen häufig nicht dort konsumiert, wo sie produziert werden. Die geografische Trennung von Produktion und Verbrauch führt zu einer Verschiebung des Energieverbrauchs und der damit verbundenen Umweltbelastungen zwischen den Ländern. Diese Verschiebung wurde in Bezug auf Energieverbrauch, Landnutzung, Treibhausgase und andere ökologische Aspekte überzeugend nachgewiesen [1–5]. Ebenso sollte lokalen Luftverschmutzungsproblemen, die mit der Nachfrage nach Produkten und Dienstleistungen aus anderen Ländern verbunden sind, ausreichend Aufmerksamkeit geschenkt werden.

Unter den Schadstoffen, die als nachteilig auf die menschliche Gesundheit hervorgehoben wurden, zählen Feinstaub (PM2.5) wurde besondere Aufmerksamkeit gewidmet [6–8]. Umgebungs-PM2.5 wird durch Primäremissionen aus der Kohleverbrennung, Dieselfahrzeugen und Industrieprozessen sowie den Sekundärquellen aus der Oxidation von Vorläuferstoffen wie Schwefeldioxid (SO2), Stickoxide (NOx) und flüchtige organische Verbindungen (VOCs) [9]. Obwohl Sekundäraerosole einen großen Teil der PM in der Umgebung ausmachen,2.5, ihre Produktion hängt stark von der nichtlinearen Chemie atmosphärischer Oxidationsmittel ab, was es schwierig macht, den Ursprung von PM . genau zu verfolgen2.5 [10,11]. Darüber hinaus erfolgt die Oxidation von Schadstoffen in der Gasphase auf einer Zeitskala von Stunden bis Tagen, was zu einer größeren räumlichen Diskrepanz zwischen dem Emissionsort der Vorläufer und der Bildung von sekundärem PM . führt2.5 Aerosole im Vergleich zu primären PM2.5 [12–14]. Daher konzentrieren wir uns in dieser Studie nur auf den primären PM2.5 Emissionen.

Eine Bewertung der Auswirkungen von primärem PM2.5 über die menschliche Gesundheit und die Umwelt muss mit der Emissionsquantifizierung beginnen [15–19]. Globale anthropogene primäre PM2.5 Die Emissionen wurden 2007 auf 40 Tg geschätzt, wovon 87,7 % aus Entwicklungsländern wie China stammten [15]. In den letzten 50 Jahren hat PM2.5 -Emissionen aus Industrieländern sind aufgrund der Umsetzung einer Vielzahl von Vorschriften zur Verbesserung der Luftqualität dramatisch zurückgegangen [20,21], während in bestimmten Entwicklungsländern wie China und Indien primäre PM2.5 Die Emissionen sind aufgrund der raschen Expansion der kohlebasierten Industrien erheblich gestiegen. Wirtschaftswachstum und schnelle Industrialisierung sind eindeutig die Treiber von PM2.5 -Emissionen in Schwellenländern [22]. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass der Export von Produkten oder Dienstleistungen die einzige Endnachfragekategorie ist, die den primären PM antreibt2.5 Emissionswachstum zwischen 1997 und 2010 in China [23,24]. Die Verbindung der Verbraucher mit den Herstellern kann uns daher wertvolle Erkenntnisse über eine wirksame Minderung liefern.

Ein traditionelles Bottom-Up-Inventar macht PM2.5 Emissionen, die direkt innerhalb der territorialen Grenzen freigesetzt werden und auf Aktivitätsraten und technologischen Daten basieren [15,17,18]. Diese Inventare ordnen die Emissionen dem Ort ihrer Entstehung zu, ohne den Ort zu berücksichtigen, an dem die entsprechenden Güter letztendlich verbraucht wurden [25]. Die produktionsbasierte Bilanzierung ist ein wesentlicher Input für globale atmosphärische Modelle, die die damit verbundene lokale und windabgewandte Luftqualität und Klimaauswirkungen bewerten können versäumt es, die Endverbraucher der Waren aufzuspüren, die letztendlich die Produktion initiieren [28]. Angesichts dieses Mangels wird in dieser Studie die „verbrauchsbasierte Bilanzierung“ (auch als „Fußabdruck“-Berechnung bezeichnet) [29] verwendet, um PM nachzuverfolgen2.5 -Emissionen an den Endverbraucher der entsprechenden Waren [2,30–32]. Tele-Connection ist ein Konzept aus den Atmosphärenwissenschaften, das die Klimaphänomene über große Entfernungen miteinander in Beziehung setzt [33]. In letzter Zeit wurde diese Idee verwendet, um die Verbindung zwischen Produktion und Konsum an verschiedenen Orten darzustellen [34–36]. Die verbrauchsbasierte Messung ermöglicht es, sowohl die direkten als auch die indirekten Emissionen, die in der weltweiten Lieferkette erzeugt werden, mit den konsumierten Gütern oder Dienstleistungen zu verbinden [23,37,38]. Es wurde verwendet, um Umweltthemen wie Energieverbrauch, [39] CO . zu untersuchen2 -Emissionen [2], Materialverbrauch [40], Biodiversität [3], Quecksilberemissionen [41,42], Stickstoffbelastung [43], Wasser [44,45] und Landnutzung [34,46]. Die verbrauchsabhängigen Emissionen Chinas [28,38] und die Emissionen aus Chinas interprovinziellem und internationalem Handel wurden berechnet [23,24,47–49]. Takahashi et al. [50] quantifizierte auch den verbrauchsabhängigen PM2.5 kohlenstoffhaltige Aerosole in neun asiatischen Ländern und Regionen. Analysen umfassen jedoch das globale Lieferkettennetzwerk und einen räumlich expliziten verbrauchsbasierten primären PM2.5 Bewertung für die ganze Welt, die die globale Lieferkette abdeckt, gibt es nicht.

Diese Studie verfolgt den Fluss von primärem PM2.5 -Emissionen entlang des internationalen Handels von ursprünglichen Verschmutzungsquellen in die Regionen des Endverbrauchs unter Verwendung einer globalen Handelsdatenbank für 134 Länder und 57 Wirtschaftssektoren [51]. Das Ziel dieser Studie ist es, den Endverbrauch von Produkten im Zusammenhang mit dem lokalen primären PM zu verstehen2.5 -Emissionen aus der Konsumperspektive konkret im Hinblick darauf, wo und zu welchem ​​Zweck die entsprechenden Produkte konsumiert werden. Darüber hinaus schlägt diese Studie durch die Quantifizierung der durch den internationalen Handel übertragenen Emissionen ergänzende politische Erkenntnisse für die zukünftige Entwicklung des LRTAP-Übereinkommens und anderer Rahmenwerke vor, deren Ziel die grenzüberschreitende Verminderung der Umweltverschmutzung ist.

2. Material und Methoden

(a) Multiregionale Input-Output-Analyse

Eine multiregionale Input-Output-Analyse (MRIO) entwickelt sich als Mittel, um die Endnachfrage mit der damit verbundenen Umweltbelastung auf der ganzen Welt zu verknüpfen – vor dem Hintergrund der Globalisierung und des jüngsten Interesses an einer Lebenszyklusperspektive [29,52,53] . In diesem Rahmen haben wir zunächst eine produktionsbasierte PM . durchgeführt2.5 Emissionsinventar (FPr) unter Verwendung von 134 Ländern/Regionen (elektronisches Ergänzungsmaterial, Tabelle S1) und 57 Industriesektoren (elektronisches Ergänzungsmaterial, Tabelle S2) auf der Grundlage früherer Studien [15,54]. Danach durch Zuweisung der direkten und indirekten PM2.5 -Emissionen auf die Endverbrauchernachfrage haben wir einen globalen verbrauchsbasierten PM abgeleitet2.5 Emissionsinventar 2007. Der PM2.5 Außerdem wurden Emissionsintensitäten für jedes der 134 Länder und 57 Industriesektoren berechnet. Diese Ergebnisse veranschaulichen die Unterschiede in PM2.5 (direkte und indirekte) Emissionen, die in einer Produkteinheit enthalten sind [55,56]. Insbesondere haben wir alle Emissionen im Zusammenhang mit konsumierten Gütern bis zur ursprünglichen Emissionsquelle zurückverfolgt, selbst wenn die Produkte über andere Länder/Regionen transportiert wurden oder Zwischenkomponenten in einer multiregionalen Lieferkette waren. In diesem Sinne haben wir auch den virtuellen PM quantifiziert2.5 Emissionsfluss im gesamten internationalen Handel mit primären und verarbeiteten Produkten und Dienstleistungen. Die Differenz zwischen produktions- und verbrauchsabhängigen Emissionen stellt den Nettoeffekt der im Handel enthaltenen Emissionen dar, der gleich den in den Exporten enthaltenen Emissionen abzüglich der in den Importen enthaltenen Emissionen entspricht. Ein positiver Wert zeigt den Nettoexport von PM . an2.5 -Emissionen, während ein negativer Wert den Nettoimport von Emissionen angibt.

Die MRIO-Tabelle ist essenziell für Untersuchungen zur Endverbrauchszuordnung von Emissionen durch nationale Endnachfragen nach Produkten und Dienstleistungen [2,32,57–59] und kann den virtuellen Emissionsfluss im internationalen Handel ermitteln [4,60]. Wir haben 2007 eine vollständig gekoppelte MRIO-Tabelle basierend auf der Datenbank des Global Trade Analysis Project (GTAP) erstellt [61]. Die MRIO-Tabelle deckt die gesamte Wirtschaftsstruktur ab – einschließlich mehrerer Regionen (die meisten Regionen in der vorliegenden Analyse sind einzelne Länder, wie im elektronischen Zusatzmaterial, Tabelle S1 beschrieben), mehrere Sektoren und Geldflüsse zwischen Industriesektoren und Regionen [61,62].

Für die Weltwirtschaft mit m Regionen und n Branchen in jeder Region, z i j r s (R, S = 1, 2, … m ich, j = 1, 2 … n) stellt ein von der Industrie verkauftes Zwischenprodukt dar ich im Land R zur Industrie J im Land S. y ich r s (r, so = 1, 2, … m ich = 1, 2 … n) steht für die von der Industrie verkauften Fertigwaren (im Gegensatz zu Rohstoffen und Zwischenprodukten). ich im Land R an Endverbraucher im Land S. x i r ist die Gesamtproduktion der Industrie ich im Land R. Als Ergebnis für die Industrie ich im Land R, wir haben

Durch Einbeziehen eines Vektors der Emissionsintensität, a T × T Emissionsmultiplikatormatrix E kann berechnet werden als (T = m × n)

Das Grundprinzip zur Bewertung des PM2.5 -Emissionen in Endprodukten ist der EEI mit der Endnachfrage in jedem Sektor zu multiplizieren. Die PN2.5 Emissionen im Zusammenhang mit dem Endverbrauch in der Region R (FCr) kann berechnet werden als

Zusätzlich verbrauchsabhängige Emissionen ( F r ∗ ) unter Einbeziehung der direkten Wohnemissionen (Fh) in der Region R kann berechnet werden als

Aus diesem Rahmen, PM2.5 Emissionstransfers aus der Region R in die Region S werden berechnet als

s ( I − A ) − 1 Y ⋅ r = E Y ⋅ r , 2,7

s ist ein Vektor der entsprechenden Direktemissionsintensität für die Region s, aber null für alle anderen Regionen.

(b) Produktionsbasierte PM2.5 Emissionsinventar

Das globale produktionsbasierte PM2.5 Emissionsinventar wurde aus dem PM . der Universität Peking abgeleitet2.5 Inventar für 2007 (PKU-PM-2007) [15] (http://inventory.pku.edu.cn/home.html). PKU-PM-2007 ist ein Bottom-up-Emissionsinventar mit hoher räumlicher Auflösung (0,1° × 0,1°), das auf der Grundlage eines globalen Kraftstoffverbrennungsdatensatzes (PKU-FUEL-2007, der 64 Kraftstoffverbrennungsprozesse und 14 industrielle Prozesse in 233 Ländern/Gebieten) und aktualisierte PM2.5 Emissionsfaktoren [15,54]. In dieser Studie wird das produktionsbasierte industrielle PM2.5 -Emissionen (einschließlich sowohl der Verbrennung fossiler Brennstoffe als auch der industriellen Prozesse) basierten auf dem PKU-PM-2007-Inventar, wurden jedoch gemäß den Länder- und Sektorinformationen in V. 8.1 des GTAP in 57 Sektoren und 134 Regionen umgerechnet (siehe Details in elektronischer Ergänzung). Material). Frühere Studien haben im Allgemeinen globale primäre PM . aufgebaut2.5 Emissionsinventare mit hoher räumlicher Auflösung erstellten wir zunächst das wirtschaftssektorbasierte Emissionsinventar sowohl aus Produktions- als auch aus Verbrauchssicht. Energieverbrauch nach Sektor, BIP und Bevölkerungsdaten jeder Region wurden alle aus der GTAP-Datenbank abgeleitet. Weitere Details zur Entwicklung von PKU-PM-2007 und Vergleich mit anderen Inventaren finden sich in unseren bisherigen Studien [15,54,63].

3. Ergebnisse

(a) Verbrauchsbasierte PM2.5 Emissionen

Die Quellen der primären PM2.5 -Emissionen in dieser Studie bestehen aus industriellem Primär-PM2.5 Emissionsquellen, die direkt aus der Energieverbrennung und industriellen Prozessen emittiert werden, sowie direkte Emissionen von Wohngebäuden (z. B. Kochen und Heizen). Wir verwenden „industrielles PM“2.5 Emissionen“, um Emissionen aus allen Wirtschaftssektoren (d. h. Landwirtschaft, Industrietätigkeit, Stromerzeugung, Verkehr und nicht verkehrsbezogene Dienstleistungen) zu beschreiben. Diese Klassifikation unterscheidet sich von der, die in früheren Studien verwendet wurde, die PM . aufteilen2.5 Emissionen in vier Kategorien eingeteilt: Industrie, Energie, Verkehr und Wohnen [15,64,65]. Diese Studie konzentriert sich auf primäre Industrieemissionen und primäre Wohnemissionen, die sich auf 24 bzw. 15,6 Tg belaufen.

(b) Regionale PM2.5 Emissionen

Produktionsbasierte PM2.5 -Emissionen bezeichnen Emissionen aus der Verbrennung von Kraftstoffen, industriellen Prozessen und dem Wohnen, die hauptsächlich in China (14,4 Tg), Indien (5,3 Tg), den USA (1,5 Tg), Indonesien (1,2 Tg) und Russland (0,98 Tg) erzeugt werden (Abbildung 1 ). Aus Verbrauchssicht ist jedoch der Top-PM2.5 Emittenten gehörten nach wie vor zu den größten Volkswirtschaften der Welt, dh China (11,9 Tg), Indien (5,1 Tg), USA (2,6 Tg), Indonesien (1,2 Tg) und Russland (0,86 Tg detaillierte Informationen finden sich im elektronischen Zusatzmaterial, Abbildung S1 und Tabelle S3). Diese fünf Länder belegten auch die ersten fünf Plätze beim verbrauchsabhängigen CO2 -Emissionen im Jahr 2004 [2]. Insbesondere das Muster der verbrauchsabhängigen Emissionen für PM2.5 unterscheidet sich von CO2, die das verbrauchsabhängige CO2 Die Emission wurde in der bisherigen Literatur ausführlich untersucht. Basierend auf dem globalen produktionsbasierten Emissionsinventar [15] und der MRIO-Tabelle aus der GTAP-Datenbank [66], Chinas verbrauchsbasiertem PM2.5 -Emissionen im Jahr 2007 mehr als viermal so hoch wie in den USA, während Chinas verbrauchsabhängiger CO .-Ausstoß2 -Emissionen betrugen im selben Jahr nur 61 % derjenigen der USA [2]. Dieser Unterschied resultierte aus dem größeren Unterschied beim Emissionsfaktor, der sektoralen Emissionsintensität und den erheblichen Emissionen von Wohngebäuden in den Regionen. Auf einen pro Kopf Basis, hoch pro Kopf verbrauchsabhängige Emissionen in einigen Industrieländern wurden hervorgehoben (z. B. 16,2 und 13,1 kg Person −1 in Luxemburg bzw. Finnland, Abbildung 2). Umgekehrt, pro Kopf verbrauchsabhängige Emissionen sind in den Regionen mit weniger entwickelter Wirtschaft am niedrigsten, hauptsächlich in Afrika und Asien (z. B. Kirgisistan, Guinea). Dieses Verteilungsmuster ist sehr ähnlich zu pro Kopf verbrauchsabhängiges CO2 -Emissionen und ist auf die bemerkenswerten Unterschiede im Lebensstandard zwischen den Ländern zurückzuführen [2].

Abbildung 1. Produktionsbasiert (Industrieemissionen und direkte Wohnemissionen) versus verbrauchsbasiert (Staatsverbrauch, Haushaltskonsum, Kapitalinvestitionen und direkte Wohnemissionen) PM2.5 -Emissionen im Jahr 2007 in verschiedenen Ländern.Die Differenz zwischen produktionsbedingten Emissionen und verbrauchsbedingten Emissionen stellt den Nettoemissionstransfer über den Handel dar und ein positiver Wert zeigt an, dass die Emissionen im Export geringer sind als die im Import und damit Nettoimporteur von Emissionen. (Online-Version in Farbe.)

Figur 2. Pro Kopf verbrauchsabhängige Emissionen (g PM2.5pro Kopf). (Online-Version in Farbe.)

In Bezug auf die verbrauchsabhängigen Industrieemissionen der Sektoren bestand die Endnachfrage der Verbraucher aus drei Kategorien (d. h. Haushaltsverbrauch, Staatsverbrauch und Investitionen), die 51, 7 und 42% des globalen PM beisteuerten2.5 Emissionen bzw. Die Zusammensetzung der Endnachfrage war eng mit dem Einkommen und den damit verbundenen Ausgabenmustern und Lebensstilen verknüpft [67]. Abbildung 1 zeigt die Zusammensetzung der verbrauchsabhängigen PM2.5 -Emissionen in den Top-20-Ländern, die für etwa 80 % des weltweiten Gesamtvolumens verantwortlich waren. In Entwicklungsländern wird ein erheblicher Teil der PM2.5 -Emissionen (z. B. 60 % in China und 40 % in Indien) standen im Zusammenhang mit Investitionen (insbesondere im Bausektor) [23,38], was darauf hindeutet, dass Investitionen zu einem noch größeren Anteil an PM beigetragen haben2.5 Emissionen als der Anteil an ihrem BIP. Bauantriebe PM2.5 -Emissionen durch die Schaffung einer steigenden Marktnachfrage für die großtechnische Produktionsausweitung von Zement, Stahl und anderen emissionsintensiven Materialien, die eine viel größere Emissionsintensität aufweisen als die gleichen Produkte in anderen entwickelten Regionen (weitere Details in den folgenden Abschnitten). Bis der enorme Unterschied zwischen den Emissionsintensitäten der chinesischen Industrie und der in entwickelten Regionen verringert ist, wird PM2.5 -Emissionen in China sind schwer zu reduzieren. Der Konsum der privaten Haushalte (dh die Nachfrage der Haushalte nach Fertigwaren und Dienstleistungen) war jedoch der dominierende Beitrag für die Industrieländer (z. B. die USA (65%), Brasilien (62%), Westeuropa (insgesamt 61%), Russland (49%). ) und Japan (50%). Insbesondere ein erheblicher Teil der PM . in den USA und Westeuropa2.5 Emissionen im Zusammenhang mit dem Konsum der Haushalte, d. h. 33 bzw. 26%, wurden in verkehrsfremden Dienstleistungen (d. h. Handel, Versicherungen, Wohnen, siehe Details in elektronischem Zusatzmaterial, Tabelle S2) verkörpert.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass für Entwicklungsländer eine rationale Steuerung der Bauausweitung und die Verlagerung von Investitionen in die tertiäre Industrie (z. B. technologische Innovation) sowie eine Senkung der Emissionsintensität (z2.5 -Emissionen [68]. Im Gegensatz dazu ist die Förderung des grünen Konsums für Industrieländer ein praktikabler Ansatz zur Reduzierung von PM2.5 Emissionen.

(c) PM2.5 Emissionen für Industriesektoren

Abbildung 3 zeigt einen Vergleich der sektoralen PM2.5 -Emissionen sowohl aus Produktions- als auch aus Verbrauchssicht für die ausgewählten Regionen. Der sektorale Beitrag unterscheidet sich zwischen den beiden Perspektiven und zwischen den Regionen erheblich. Aus Produktionssicht, globale PM2.5 Emissionen hauptsächlich aus mineralischen Produkten (38,5 %), Stromerzeugung (20,6 %) und Landwirtschaft (17 %). Durch die Zuweisung globaler primärer PM2.5 -Emissionen in Länder und Industriesektoren entsprechend der Endnachfrage der Verbraucher nach Fertigwaren ergab das Verbrauchsmuster, dass 29,7, 11,9 und 9,6 % der gesamten industriellen PM2.5 -Emissionen werden durch die Endnachfrage nach Produkten im Bau-, Dienstleistungs- bzw. Maschinen- und Ausrüstungssektor getrieben. Bemerkenswert ist, dass das Baugewerbe im Allgemeinen einen höheren Anteil an PM . beitrug2.5 -Emissionen in Entwicklungsländern (24–37%), während Dienstleistungen in entwickelten Ländern für höhere Emissionen verantwortlich waren. Generell erleben Entwicklungsländer eine rasante Urbanisierung, die große Mengen an Zement, Stahl und Strom und damit einen erheblichen Energieverbrauch erfordert. Neben dem Bau trugen auch die Dienstleistungen erheblich zum PM . bei2.5 -Emissionen sowohl in Entwicklungs- als auch in Industrieländern (wie China bzw. den USA). Obwohl Dienstleistungen vor Ort nur minimale Emissionen freisetzen, benötigen sie Strom, Transport und andere emissionsintensive Produkte und Dienstleistungen als Inputs entlang der gesamten Lieferkette, was zu erheblichen indirekten PM führt2.5 -Emissionen [69].

Abbildung 3. Vergleich des sektoralen Beitrags zum produktionsbasierten und zum verbrauchsbasierten PM2.5 -Emissionen für ausgewählte Länder. (Online-Version in Farbe.)

(d) Verkörperte PM2.5 Intensität in Industriesektoren

Die Emissionsintensität wird häufig als Indikator für den Technologiestand verwendet. Die direkte und indirekte PM2.5 Emissionen im Zusammenhang mit der Endnachfrage nach Gütern oder Dienstleistungen in jeder einzelnen Branche werden als „EEI“ bezeichnet [55,56]. Gemäß Gleichung (2.4) spiegelt dieser EEI die Energieintensität (Energieverbrauch pro Dollar der Endnachfrage), den Emissionsfaktor (PM2.5 -Emissionen pro verbrauchter Energieeinheit) und Handelsstruktur von Vorleistungsgütern. Die durchschnittlichen EEI variierten zwischen den Sektoren erheblich (Abbildung 4), von 0,09 g pro $ in Wohngebäuden bis zu 9,8 g pro $ in mineralischen Produkten. Darüber hinaus wurde für denselben Sektor in verschiedenen Regionen eine große Ungleichheit bei den EEI beobachtet. Abbildung 4 zeigt die durchschnittlichen EEI von 57 Sektoren in China, den USA und Westeuropa. Aufgrund der hohen Emissionsintensität der chinesischen Lieferkette waren die EEI in China etwa zwei- bis zehnmal höher als die entsprechenden EEI in den USA und Westeuropa. Westeuropäische Länder haben in der Regel viel niedrigere inländische EEI als andere Länder, hauptsächlich aufgrund des hohen Anteils an Kern- und Wasserkraft (z. B. Frankreich und Schweden) und fortschrittlicher sauberer Produktionstechnologien. Im Gegensatz dazu wurden 2007 75 % der Primärenergiequelle Chinas aus Kohle gewonnen, der höchste Wert unter den großen Energieverbrauchern [68]. Es wurde festgestellt, dass Emissionen im Stromsektor den EEI fast aller Sektoren in China erhöhen, da mehr als 80 % der Wirtschaftssektoren in China einen ähnlichen Weg gehen, wenn sie den Material- oder Stromeinsatz in ihrer Lieferkette benötigen [37]. Der hohe EEI in China wurde auch durch die geringe Produktionseffizienz und niedrige Umweltstandards im Vergleich zu entwickelten Regionen untermauert. Frühere Studien haben gezeigt, dass der Lebenszyklus CO2 Die Emissionen pro Masseneinheit jedes Produkts (ähnlich dem EEI) für chinesische Produkte waren im Durchschnitt 4,4-mal höher als die gleichen in Europa hergestellten Produkte [68]. Der Emissionsfaktor von PM2.5 ist stärker von Technologie und End-of-Pipe-Kontrollmaßnahmen abhängig, daher ist der Unterschied der Grauemissionsintensitäten zwischen den Regionen viel größer als bei CO2.

Abbildung 4. Mittlerer verkörperter PM2.5 Emissionsintensität (g pro $) für 57 Sektoren (elektronisches Zusatzmaterial, Tabelle S2) der Welt, China, USA und Westeuropa. Die verkörperte Intensität umfasst Beiträge aus den Lieferketten inländischer und restlicher Welt (ROW). (Online-Version in Farbe.)

Darüber hinaus übt der Import/Export von Rohstoffen aufgrund der großen Unterschiede in der Emissionsintensität zwischen den einzelnen Ländern über das Inland hinausgehende Einflüsse aus. So betrug der EEI von Maschinen und Ausrüstungen in China 2,11 g pro $ (1,98 im Inland und 0,13 im Ausland) und 0,24 g pro $ in den USA (0,11 im Inland und 0,13 im Ausland). Wenn die Herstellung eines Geräts einen Aufwand von 10 000 Dollar erfordert, dann 2,4 kg PM2.5 (1,1 kg im Inland und 1,3 kg im Ausland) wurde freigegeben, wenn es in den USA hergestellt wurde, im Gegensatz zu 21,1 kg (19,8 kg im Inland und 1,3 kg im Ausland) in China. Daher kann der internationale Handel das Ausmaß und die Verteilung des globalen Feinstaubs erheblich verändern2.5 Emissionen.

(e) PM2.5 Emissionen im Handel

Weltweit fast 30 % der PM2.5 -Emissionen (7,2 Tg) wurden auf der Grundlage von Gleichung (2.6) mit der Produktion von Gütern oder Dienstleistungen verknüpft, die 2007 außerhalb der Grenzen des Erzeugerlandes verbraucht wurden. Abbildung 5 veranschaulicht weiter die interregionalen Ströme von PM2.5 im Handel mit Waren und Dienstleistungen verkörpert. Beachten Sie, dass die Richtung des virtuellen PM2.5 Der Fluss ist derselbe mit dem Fluss der Waren, wie es in früheren Studien der Fall war [2,70]. Bestimmte Industrieländer, darunter die USA (1058 Gg), Japan (248 Gg), Deutschland (278 Gg), das Vereinigte Königreich (272 Gg), Italien (203 Gg) und Frankreich (22 Gg), hatten den messbaren PM2.5 in Importen enthaltene Emissionen, die 40–70 % zu ihrem verbrauchsabhängigen Feinstaub beitrugen2.5 Emissionen (Abbildung 1). Im Gegensatz dazu exportierten Länder wie China (6948 Gg), Indien (2782 Gg), Südafrika (240 Gg), die Ukraine (191 Gg) und Russland (116 Gg) 10–115% (Indien–Ukraine) ihrer Gesamtmenge verbrauchsabhängige PM2.5 -Emissionen durch den Export von Rohstoffen im Jahr 2007.

Abbildung 5. Produktionsbasierte PM2.5 Emissionen im Zusammenhang mit dem Auslandsverbrauch. (ein) Der größte interregionale Strom von Emissionen im Handel (Gg pro Jahr) von den dominierenden Nettoexportländern (blau) zu den dominierenden Importländern (rot). Die Ströme von und nach Westeuropa werden aggregiert und umfassen das Vereinigte Königreich, Deutschland, Frankreich, die Schweiz, Italien, Spanien, Schweden, Luxemburg und die Niederlande (B) das interregionale Strömungsmuster von PM2.5 -Emissionen des Welthandelssystems (Gg pro Jahr) in 20 aggregierten Regionen. Der Fluss aus jeder Region repräsentiert PM2.5 Emissionen, die in exportierten Waren enthalten sind, an das andere Ende des Links, und die Linkfarbe entspricht den Regionen mit höheren Exporten. (Online-Version in Farbe.)

Abbildung 5ein zeigt auch die wichtigsten interregionalen Verbindungen von den größten Nettoimportländern (rot) zu den größten Nettoexportländern (blau). Das vorherrschende Muster ist, dass 27, 29 und 26 % der verbrauchsabhängigen PM2.5 -Emissionen in den USA, Japan bzw. Westeuropa standen im Zusammenhang mit Emissionen bei der Exportproduktion in China im Jahr 2007. Insbesondere importierten die USA mehr körpereigenes Feinstaub2.5 -Emissionen als jedes andere Land durch den Import von Produkten aus China (622 Gg), Indien (85 Gg) und Brasilien (35 Gg). Im Gegensatz dazu etwa 30 % oder 2,7 Tg PM2.5 -Emissionen in China waren mit dem Verbrauch im Ausland/Regionen verbunden, der 38 % der weltweit gehandelten Emissionen (7,2 Tg) ausmacht. Die von Industrieländern aus Schwellenländern importierten Emissionen verstärkten die bereits große globale Disparität in der räumlichen Heterogenität von PM2.5 Emissionen.

Die Verbraucher in einem Land verbinden in der Regel PM2.5 -Emissionen im Ausland durch den Import verschiedenster Güter und Dienstleistungen für den Endverbrauch. Eine weitere Untersuchung des Rohstoffgehalts von Handelsaktivitäten (elektronisches Zusatzmaterial, Abbildung S2) zeigt, dass PM2.5 Die in den USA enthaltenen Emissionen übersteigen die Importe aller anderen Länder oder Regionen und wurden hauptsächlich in Maschinen und Ausrüstungen (131 Gg), nicht klassifizierten Industriegütern (43 Gg), Kleidung (36 Gg), Mineralprodukten (23 Gg), Lederprodukten erfasst (23 Gg) und Vorleistungen (875 Gg). Diese Importe wurden durch zusätzliche Emissionen bei den USA-Exporten von Maschinen und Ausrüstungen (18 Gg), landwirtschaftlichen Produkten (11 Gg) und Vorleistungsgütern (148 Gg) ausgeglichen. Die Muster waren in Japan und Westeuropa (Großbritannien, Deutschland, Frankreich, Schweiz, Italien, Spanien, Schweden, Luxemburg und Niederlande) ähnlich, wobei erhebliche Emissionen in den Einfuhren enthalten waren, um die Nachfrage nach Maschinen und Ausrüstungen, Bekleidung, Nahrungsmitteln und Chemikalien, Gummi- und Kunststoffprodukte.

Nettoexporteure von Emissionen – wie China – mit enormen Exporten erzeugten tendenziell viel Feinstaub im Inland2.5 Emissionen für Handelszwecke. Die Emissionen aus der Produktion von Exporten aus China wurden hauptsächlich durch den Export von Rohstoffen wie Maschinen und Ausrüstungen, nicht klassifizierten Industriegütern, Kleidung, Mineralprodukten und Vorleistungsgütern (elektronisches Ergänzungsmaterial, Abbildung S2) verursacht, die PM . trieben2.5 Emissionen aus der Produktion von Mineralprodukten (1126 Gg), der Stromerzeugung (624 Gg), der Landwirtschaft (277 Gg) und von Erdöl- und Kohleprodukten (258 Gg). Abbildung 6 zeigt Chinas sektoralen PM2.5 -Emissionen, die je nach Endbedarf in vier Kategorien eingeteilt wurden. Die drei wichtigsten Sektoren – Mineralprodukte (2,5 Tg), Elektrizität (1,9 Tg) und Eisenmetalle (1,5 Tg) – trugen zusammen zwei Drittel des gesamten PM bei2.5 -Emissionen 21, 32 bzw. 36 % wurden durch die Nachfrage aus dem Ausland verursacht (Abbildung 6). Noch wichtiger ist, dass die verkörperten Emissionsintensitäten von Produkten in diesen drei Sektoren in China mehr als das Zehnfache der gleichen Produkte aus Europa und den USA betrugen. Es besteht eine beträchtliche Chance, primäre PM zu reduzieren2.5 -Emissionen in China durch Konzentration auf diese Sektoren, in denen mehr Energieeffizienz oder End-of-Pipe-Technologien installiert werden können, und eine Verlagerung des Energiemixes hin zu saubereren Energiequellen. Solche Verbesserungen können sowohl durch nationale als auch internationale Bemühungen unterstützt werden, den Technologietransfer in diese kritischen Sektoren zu erleichtern. Eine strengere Regulierung, insbesondere in diesen Sektoren, ist ebenfalls entscheidend für die Reduzierung des primären Feinstaubs2.5 Emissionen. Darüber hinaus waren in neun der 57 Sektoren die Emissionen aus der Inlandsnachfrage noch geringer als die aus der Auslandsnachfrage. Insbesondere wurden fast drei Viertel der Emissionen aus der Produktion von elektronischen Geräten, Textilien und pflanzlichen Fasern bei der Herstellung exportbezogener Produkte emittiert. Auch Chinas starkes Ungleichgewicht bei CO2 Die Emissionen des Handels wurden auch in den Exporten von Maschinen und Ausrüstungen, Bekleidung und Textilien und erheblichen Exporten von Vorleistungsgütern erfasst [71]. Da der Produktionsprozess enorme Mengen an Energie und Inputs aus anderen Sektoren erfordert, treiben die Ergebnisse sowohl CO2 und PN2.5 -Emissionen in Sektoren wie Elektrizität und Eisenmetallen.

Abbildung 6. Sektorale PM2.5 -Emissionen in China bezogen auf die Inlandsnachfrage (grau) und die Nachfrage aus Westeuropa (gelb), den USA (orange) und dem Rest der Welt (blau). (Online-Version in Farbe.)

4. Diskussion

Trotz der bedeutenden Rolle des internationalen Handels befinden sich internationale Strategien zur Bekämpfung der grenzüberschreitenden Luftverschmutzung noch in der Entwicklung, wie das Übereinkommen über weiträumige grenzüberschreitende Luftverschmutzung (LRTAP) und die Task Force zum hemisphärischen Transport von Luftverschmutzung (TF HTAP). Die TF HTAP wird unter der Schirmherrschaft der UNECE LRTAP-Konvention organisiert und zielt darauf ab, zu verstehen, wie sich Emissionen in einer Außenregion auf die Luftqualität, Gesundheit und das Klima in einer bestimmten Region auswirken [72]. Diese Richtlinien sind jedoch durch die Identifizierung nur des physischen Transports eingeschränkt [73]. Diese indirekten, handelsinduzierten Primäremissionen erhöhen effizient PM2.5 Konzentrationen in den Rezeptorregionen, die 20–200 mal höher sind als die Konzentrationserhöhung durch den interkontinentalen Transport, insbesondere zwischen nordamerikanischen (NA) und europäischen (EU) Quellen und ostasiatischen (EA) und südasiatischen (SA) Rezeptoren (Tabelle .) 1 elektronisches Zusatzmaterial, Tabelle S4 und Inhaltsverzeichnis Art) [26,27]. Selbst für eine viel kleinere Region (z. B. China) wird auch der handelsinduzierte intraregionale Transfer von Emissionen als wichtiger angesehen als der atmosphärische Transport von Schadstoffen von einer Provinz in eine andere [47]. Es ist daher klar, dass eine Vertiefung des Verständnisses sowohl des internationalen atmosphärischen Transports als auch des virtuellen Transports die wissenschaftliche Zusammenarbeit auf internationaler Ebene verbessern und auf die Minderung relevanter Emissionsquellen hinarbeiten könnte [24,47,50,74].

Tabelle 1. Virtuelle PM2.5 Emissionsfluss von einem Nettoimporteur von Produkten (Quellregion von PM2.5) an einen Nettoexporteur von Produkten (Rezeptor). Die Beiträge einer Region zu sich selbst (als „Inland“ bezeichnet) sind kursiv dargestellt (Einheit: Gg).

Die Analyse verbrauchsabhängiger Emissionen ermöglicht die Bewertung von Emissionstransfers zwischen Ländern [2,4] und nachfrageseitigen Politikoptionen [75] und erleichtert den Informationsaustausch zwischen Erzeugern und Endverbrauchern. Entwickelte Regionen mit mehr Emissionen in Importen und ausgereiften technischen Fähigkeiten könnten anderen Entwicklungsregionen Unterstützung bei der Emissionsschätzung, Überwachungsmethodik, Modellierungstechniken, der Umsetzung von Management- und Kontrollprogrammen und deren Durchsetzung bieten. Entwicklungsregionen könnten im Gegenzug bessere Informationen über die Quellen und den Charakter liefern und die Emissionen reduzieren, die dem Verbrauch der entwickelten Regionen zugeschrieben werden. Angesichts des raschen Wachstums des internationalen Handels [76,77] müssen solche Politiken auch eine globale Reichweite und Reichweite haben. Um dies zu erreichen, umfassende Informationen zum globalen primären PM2.5 Transfers von ursprünglichen Emissionsquellen in Verbrauchsregionen müssen verfügbar sein, und dies ist der Hauptbeitrag unserer Studie. Der verbrauchsabhängige primäre PM2.5 Rechnungswesen teilt Konzepte und Methoden mit verbrauchsbasiertem CO2 [2], Material [40], Biodiversität [3], Quecksilber [41,78], Stickstoffbelastung [43] und Wasser [44,45]. Daher gelten Debatten über die Verantwortung der Länder für die Umweltauswirkungen ihrer Importe gleichermaßen für den primären PM2.5: verbrauchsabhängige PM2.5 Richtlinien können Kontrollen für PM durchsetzen2.5 Leakage und Handelsregulierung, ebenso wie die nachfrageseitige Reduzierung der CO2-Emissionen, aber auch aufgrund von primärem PM würden sie in Welthandelsabkommen auf andere Hindernisse stoßen2.5's kurze atmosphärische Lebensdauer.

Der Reiz der konsumorientierten Bilanzierung besteht jedoch darin, dass sie es den Verbrauchern ermöglicht, gerade in der heutigen globalisierten Welt mit weitreichenden Lieferketten einen Wettbewerb unter den Produzenten im Wettlauf um die Spitze zu schaffen. Umweltbewusstere Verbraucher könnten Unternehmen auch dazu drängen, ihre nationalen und internationalen Lieferanten auf der Grundlage von EEI zu differenzieren. Neben der Regulierung lokaler Emissionen und der Einführung von PM2.5 Beseitigungstechnologien könnten auch von den Verbraucherländern zusätzliche Anstrengungen unternommen werden, um EEI bei der Auswahl ihrer wichtigsten Handelspartner stärker zu berücksichtigen, um insgesamt geringere verbrauchsabhängige Emissionen zu erzielen und die internationale Verschmutzungsdisparität durch den globalisierten Verbrauch zu verringern.

Die Unsicherheiten im verbrauchsbasierten Emissionsinventar ergeben sich hauptsächlich aus den Verzerrungen bei der Zusammenstellung der produktionsbasierten PM2.5 Emissionsinventar [15] und die mit der MRIO-Tabelle verbundenen Unsicherheiten. Eine detaillierte Beschreibung der wichtigsten Unsicherheiten bei produktionsbasiertem PM2.5 Emissionsinventar wurde von Huang . gegeben et al. [fünfzehn]. Grundsätzlich könnten Verzerrungen bei den Emissionsfaktoren und der Technologieaufteilung den Unsicherheitsbereich des Emissionsinventars erheblich vergrößern. Für die MRIO-Tabelle kann die Sektoraggregation zu erheblichen Unsicherheiten bei der verbrauchsbasierten Bilanzierung führen [61]. Die GTAP-Datenbank umfasst jedoch 57 Sektoren und kann ausreichende Details liefern, um PM . zu verknüpfen2.5 -Emissionen auf jeden einzelnen Wirtschaftssektor [79]. Folglich wurde die GTAP-Datenbank häufig in den Umwelt-MRIO-Analysen verwendet [4,29,71,80]. Daher können die Ergebnisse dieser Studie trotz dieser Unsicherheiten wertvolle Einblicke in PM liefern2.5 Emissionsmanagement. Darüber hinaus ist die Umverteilung von PM2.5 -Emissionen können eine erhöhte/verringerte Morbidität oder Mortalität im Zusammenhang mit PM verursachen2.5 Exposition, die stark mit der räumlich-zeitlichen Verteilung von PM . zusammenhängt2.5 Konzentrationen und Bevölkerungsdichte [50,81]. In unseren Folgestudien erweitern wir das hier entwickelte Framework und verwenden das dreidimensionale Chemikalientransportmodell in Verbindung mit der Tracer-Tagging-Technik, um die gesundheitlichen Auswirkungen von PM . explizit zu vergleichen2.5 Exposition durch atmosphärische Bewegung und virtuellen Transport über den Handel [47]. Auch die Vorläufer (wie VOCs, SOx, NH3 und neinx) kann in ein chemisches Transportmodell integriert werden, um den Beitrag sekundärer Aerosole zu bewerten.

Datenzugänglichkeit

Alle Daten stehen als ergänzendes Material zur Verfügung.

Autorenbeiträge

J. M. und Y. H. bereitete die Daten vor J.M. konzipierte die MRIO-Modelle, analysierte die Ergebnisse und verfasste das Papier J.L. betreute das Projekt. Y.X., D.G., Z.L. und S. T. den Entwurf überarbeitet. Alle Autoren diskutierten während der gesamten Arbeit regelmäßig den Fortschritt.

Konkurrierende Interessen

Wir erklären, dass wir keine konkurrierenden Interessen haben.

Finanzierung

Diese Arbeit wurde durch Fördermittel der National Natural Science Foundation of China im Rahmen der Auszeichnungen 41671491, 41571130010, 41390240 und 41501605, des National Key Research and Development Program of China 2016YFC0206202 und des 111-Projekts (B14001) unterstützt. Die Autoren danken Dr. Curtis H. S. und George N. für die Sprachredaktion.


CO2-Emissionsquellen, Treibhausgase und der Effekt der globalen Erwärmung

Kelvin O. Yoro , Michael O. Daramola , in Fortschritte bei der Kohlenstoffabscheidung , 2020

1,4 CO2 als Hauptverursacher der globalen Erwärmung und des Klimawandels

Seit Beginn der zweiten industriellen Revolution, die von Massenproduktion und Stromerzeugung geprägt war, war die Energieerzeugung weitgehend von der Verbrennung fossiler Energieträger abhängig. Stromerzeugung, Zementproduktion und die Verwendung fossiler Brennstoffe in vielen Haushalten haben zu erheblichen CO .-Emissionen geführt2 in die Atmosphäre der letzten Jahrzehnte. Forscher haben festgestellt, dass zwischen 1970 und 2002 der weltweite CO .-Ausstoß2 um über 70 % gesteigert [83] . Seitdem gibt es große Bedenken hinsichtlich der ständig steigenden atmosphärischen CO .-Konzentration2 sowie seine harten Auswirkungen auf die Umwelt [84] . CO . einfangen2 aus großen Punktquellen ist notwendig, um die hohe CO .-Konzentration zu minimieren2 in die Atmosphäre abgegeben. Laut einer Studie von Schubert und Jahren [85] gibt es größere natürliche CO .-Quellen2 -Emissionen (z. B. Zersetzung, Ozeanfreisetzung und Atmung) als CO .-Quellen vorhanden sind2 Emissionen aufgrund menschlicher Aktivitäten wie der Verbrennung von Öl, Kohle und Gas, Entwaldung der industriellen Fertigung und der Verwendung von Aerosolen. Die natürlichen CO .-Quellen2 werden durch natürlich vorkommende Phänomene wie Photosynthese und Verwitterung von Gesteinen stark ausgeglichen. Dieses Gleichgewicht hat die atmosphärische CO .-Konzentration2 10 000 Jahre vor Beginn des Industriezeitalters nur 260–280 ppmv betragen [86] . Bis heute sind die meisten anthropogenen (menschlichen) CO .-Quellen2 Emissionen stammen immer noch von alltäglichen menschlichen Aktivitäten, an die wir nicht einmal denken.

Während des Industriezeitalters stieg die Stromnachfrage und die Stromerzeugung stieg Anfang 2000 um fast 50 % [87] . Die globale CO-Schätzung für fossile Brennstoffe2 auch die Emissionen stiegen 2002 auf rund 25.000 Tonnen. Fossile Brennstoffe werden weiterhin die primäre Energiequelle bleiben, die um über 90 % zunehmen wird [88] . Dies zeigt, dass der weltweite Energiebedarf zugenommen hat und bis 2030 voraussichtlich um über 67 % steigen wird [89] . Vor diesem Hintergrund ist es notwendig, die wichtigsten CO .-Quellen zu identifizieren2 Emissionen und wie man sie verhindert. Tabelle 1.2 zeigt verschiedene CO2 Emissionsquellen und wie Emissionen aus solchen Quellen minimiert werden können.

Tabelle 1.2. Hauptquellen von CO2 Emissionen und deren Vorbeugungsmethoden.

QuellenCO2 Emissionen (Mrd. Mt)Vorgeschlagene präventive OptionVerweise
Anthropogene/menschliche Quellen
Verbrennungsmotoren mit fossilen Brennstoffen392CCSU [90]
Zementproduktionsanlagen113CCSU [91]
Stromerzeugung (Kohlekraftwerke)279CCSU, Integration in Methanolanlage [90]
Transport191Beimischung von Kraftstoffen mit Biomasse [92]
Industrielle Fertigung178CCSU [93]
Landnutzungsänderungen13 [94]
Nichtanthropogene/natürliche Quellen
Atmung von Pflanzen, Tieren und Menschen7 [95]
Ozean-Atmosphäre-Austausch7 [96]
Bodenatmung und -zersetzung1.54 [97]
Vulkanausbrüche0.15 [98]

Die Informationen in Tabelle 1.2 zeigen, dass die anthropogene Emission von CO 2 war die wichtigste CO .-Quelle2 Emissionen in die Atmosphäre, wobei Verbrennungsmotoren mit fossilen Brennstoffen und Kohlekraftwerke den größten Beitrag leisten. Die meisten der wichtigsten anthropogenen Emissionen stammen aus stationären Punktquellen, daher schlägt diese Studie die Kohlenstoffabscheidung, -speicherung und -nutzung (CCSU) als die am besten geeignete präventive Option für CO . vor2 Emission. CCSU beinhaltet einfach die Abscheidung von Abfall-Kohlendioxid (CO2) aus großen ortsfesten Punktquellen (z. B. Kohle- oder Gaskraftwerke) und seine Ablagerung an einem sicheren Lagerort, wo es nicht in die Atmosphäre zurückkommt [99] . Die Freisetzung von CO2 und andere Treibhausgase aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe kommen in folgenden Hauptbereichen ins Spiel:

Energiewirtschaft: Die Stromerzeugung in mit fossilen Brennstoffen befeuerten Kraftwerken erfolgt hauptsächlich durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe (z. B. Kohle und Erdgas) zur Energiegewinnung. Wenn andere sauberere Alternativen zur Stromerzeugung wie Atom- und Solarenergie nicht erforscht werden, wird die Energiewirtschaft weiterhin große Mengen CO . emittieren2 zur Atmosphäre.

Transportindustrie: Auch die Verbrennung fossiler Brennstoffe (z. B. Kohle, Diesel, Benzin) zum Antrieb von Autos (z. B. Pkw, Lkw, Züge) und Jets trägt zu den hohen CO .-Werten bei2 in der Atmosphäre, was zur globalen Erwärmung und zum Klimawandel führt. Emissionen von Automobilen sind instationär mit hohen CO .-Mengen2. Bisher war die Beimischung von Autokraftstoffen mit biobasierten Materialien [100] oder die Umstellung auf die vollständige Nutzung von Biokraftstoffen oder Strom zum Antrieb von Autos [101] die vielversprechendste Option zur Minderung von CO2 Emissionen aus diesem Sektor.

Gebäude: Die Emissionen von Treibhausgasen (z. B. CO2, CH4, SO2) aus Unternehmen, Haushalten und Industrien entstehen hauptsächlich aus der Abfallentsorgung, der Verbrennung fossiler Brennstoffe zur Energienutzung und der Verwendung bestimmter Materialien, die Treibhausgase enthalten, die die wichtigsten Emissionsquellen dieses Sektors sind. Bis heute wurde keine definitive Technologie zur Minderung von CO . gemeldet2 Emissionen aus Haushalten und anderen Unternehmen.

Die Stromerzeugung aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe ist der größte CO-Verursacher2 -Emissionen in wichtigen Wirtschaftssektoren in vielen Entwicklungsländern. Darüber hinaus ist der Agrarsektor seit 2018 nachweislich der geringste Beitragszahler [102] . Eine allgemeine Darstellung des globalen CO2 Die Emissionen nach Sektoren werden in Prozent ausgedrückt und in Abb. 1.5 dargestellt.

Abb. 1.5. Aktualisiertes globales CO2 Emissionen nach Sektoren im Jahr 2019.

Wenn die zufällige Emission wichtiger anthropogener Treibhausgase wie CO2 nicht reduziert wird, wird die Erde die folgenden verheerenden Folgen haben [103–106] :

Die Lufttemperatur in Küstengebieten wird bis 2050 um 2 °C und bis 2100 um 4 °C steigen.

Auch die Innentemperatur der Erde wird bis 2050 um 4 °C und bis 2100 um 7 °C steigen.

Die weltweite Ernährungssicherheit wird beeinträchtigt.

Invasive Pflanzen werden die Wasserressourcen der Erde erhöhen und negativ beeinflussen.

Durch Dürren und Überschwemmungen werden sich weltweit gesundheitliche Probleme verschlimmern, und es wird einen Ausbruch von Krankheiten geben, die mit extremen Wetterbedingungen zusammenhängen.

Wälder und verschiedene kommerzielle Plantagen auf der Erde werden durch Waldbrände anfällig sein.

Obwohl die globale Erwärmung noch nicht überall auf der Erde stattgefunden hat, zeigt die steigende globale Durchschnittstemperatur, dass sich mehr Regionen erwärmen als abkühlen [107] . Laut einem aktuellen globalen Klimabericht stieg die kombinierte Temperatur von Land und Ozean seit 1880 um durchschnittlich 0,07 °C pro Jahrzehnt [106]. Dies bedeutet, dass sich die durchschnittliche Temperaturanstiegsrate von 1981 bis heute mehr als verdoppelt (0,17 °C). Modelle sagen voraus, dass die globalen Oberflächentemperaturen bis 2020 um 0,5 °C wärmer sein werden als der Durchschnitt von 1986–2005, unabhängig davon, welchen Kohlenstoffemissionspfad die Welt verfolgt [108] . Darüber hinaus zeigt die hohe Wärmekapazität des Wassers, dass die Temperatur des Ozeans nicht sofort auf die Zunahme der durch Treibhausgase eingeschlossenen Wärme reagiert. Frühere Studien haben gezeigt, dass die globale Temperatur in den letzten 50 Jahren mit einer durchschnittlichen Rate von etwa 0,13 °C pro Jahrzehnt gestiegen ist, fast doppelt so schnell wie der Anstieg von 0,07 °C pro Jahrzehnt, der in den letzten 50 Jahren beobachtet wurde [109]. Forscher haben vorausgesagt, dass die globale Durchschnittstemperatur in den nächsten zwei Jahrzehnten um etwa 0,2 °C pro Jahrzehnt ansteigen wird [110]. In dieser Studie wird erwartet, dass bis 2030 das durch Treibhausgase verursachte Erwärmungsungleichgewicht die thermische Trägheit der Ozeane allmählich überwindet und die prognostizierten Temperaturpfade mit ungebremsten Kohlenstoffemissionen auseinanderzulaufen beginnen, was zu mehreren zusätzlichen Erwärmungsgraden um das Ende des Jahrhunderts.


Ozonexposition ist bei Patienten mit koronarer Herzkrankheit mit akuten Veränderungen der Entzündung, Fibrinolyse und Endothelzellfunktion verbunden

Hintergrund: Luftverschmutzung ist ein wichtiger Risikofaktor für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, zu denen Ozon einen wesentlichen Beitrag leistet. Mehrere Studien haben einen Zusammenhang zwischen Ozon und kardiovaskulärer Morbidität gefunden, aber die Ergebnisse waren nicht eindeutig. Wir untersuchten Zusammenhänge zwischen Ozon und Veränderungen in biologischen Signalwegen im Zusammenhang mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen.

Methoden: Unter Verwendung eines Panelstudiendesigns wurden 13 Teilnehmer mit koronarer Herzkrankheit auf Marker für systemische Entzündung, Herzfrequenzvariabilität und Repolarisation, Lipide, Blutdruck und Endothelfunktion untersucht. Tägliche Messungen von Ozon und Feinstaub (PM2.5) wurden von zentralen Überwachungsstationen bezogen. Ein- (Ozon) und Zwei-Schadstoff (Ozon und PM .)2.5) wurden Modelle verwendet, um die prozentualen Änderungen der Messwerte pro Interquartilbereich von Schadstoffen zu bewerten.

Ergebnisse: Pro Quartilserhöhung des Ozons, Veränderungen des Gewebeplasminogenfaktors (6,6%, 95% Konfidenzintervall (KI) = 0,4; 13,2), Plasminogenaktivator-Inhibitor-1 (40,5 %, 95% KI = 8,7, 81,6), Neutrophile (8,7%) 95 % KI = 1,5, 16,4), Monozyten (10,2 %, 95 % KI = 1,0, 20,1), Interleukin-6 (15,9 %, 95 % KI = 3,6, 29,6), Elastizitätsindex der großen Arterien (-19,5%, 95 % CI = -34,0, -1,7) und der Basisliniendurchmesser der Brachialarterie (-2,5 %, 95 % CI = -5,0, 0,1) wurden beobachtet. Diese Assoziationen waren im Zwei-Schadstoff-Modell robust.

Schlussfolgerungen: Wir beobachteten bei 13 Patienten mit koronarer Herzkrankheit nach Ozonexposition Veränderungen in mehreren Signalwegen im Zusammenhang mit kardiovaskulären Erkrankungen, unabhängig von PM2.5. Die Ergebnisse unterstützen die biologische Plausibilität von Ozon-induzierten kardiovaskulären Effekten. Die Auswirkungen wurden bei Konzentrationen unter den nationalen EPA-Standards für die Luftqualität sowohl für Ozon als auch für PM . festgestellt2.5.

Schlüsselwörter: Ozon, Luftverschmutzung, Herz-Kreislauf, Entzündung, koronare Herzkrankheit, Panelstudie.

Interessenkonflikt-Erklärung

Ethik-Genehmigung und Zustimmung zur Teilnahme

Alle Teilnehmer gaben vor der Einschreibung eine schriftliche Einverständniserklärung, und die Studie wurde vom Institutional Review Board der Duke University, dem Institutional Review Board der University of North Carolina at Chapel Hill und dem Human Protocols Office der US-Umweltschutzbehörde (EPA) genehmigt.

Zustimmung zur Veröffentlichung
Konkurrierende Interessen

Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden Interessen haben.

Anmerkung des Herausgebers

Springer Nature bleibt in Bezug auf gerichtliche Ansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten neutral.


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