Nếu khu vực xung quanh Chicago—trung tâm vận tải hàng hóa lớn nhất Bắc Mỹ—chỉ chuyển 30% số phương tiện hạng nặng lưu thông hiện tại sang phiên bản chạy điện, thì điều đó sẽ giảm đáng kể tình trạng ô nhiễm và cứu sống hàng trăm người mỗi năm, với lợi ích chủ yếu tập trung ở những người có hoàn cảnh khó khăn. cộng đồng, theo một nghiên cứu mới do Đại học Northwestern dẫn đầu.
Sự thay đổi phát thải. a , b , Trên đường và lượng phát thải EGU NO x thay đổi so với kịch bản cơ sở tính theo mol s −1 ( a ) và tỷ lệ phần trăm phát sinh EGU theo loại nhiên liệu sau khi HDV điện khí hóa 30% ( b ). Các con số ở cuối thanh màu biểu thị sự khác biệt tối thiểu và tối đa về lượng phát thải trong miền. Lưu ý rằng sự gia tăng lượng khí thải được mô tả trong a ; tuy nhiên, chúng bị hạn chế ở các ô lưới có chứa EGU. Trong khi tính đến việc sản xuất điện sạch từ các EGU tái tạo không phát thải (trừ hạt nhân), sự gia tăng nhu cầu điện được mô tả trong b chỉ đại diện cho phần điện có nguồn gốc từ EGU chạy bằng năng lượng không tái tạo và EGU hạt nhân. Các loại nhiên liệu OFSL và OTHF lần lượt đề cập đến các loại nhiên liệu hóa thạch khác và nhiên liệu có nguồn gốc từ nhiệt thải, các nguồn không xác định hoặc được mua. Nguồn: Thiên nhiên bền vững (2023). DOI: 10.1038/s41893-023-01219-0
Các tác giả nghiên cứu nhấn mạnh rằng các khu dân cư có cư dân chủ yếu là người da đen, gốc Tây Ban Nha và người Latinh sẽ được hưởng lợi nhiều nhất—có khả năng giảm ô nhiễm không cân xứng và gánh nặng sức khỏe ở các khu vực bị thiệt thòi trong lịch sử.
Mặc dù nghiên cứu đặc biệt tập trung vào vùng hạ lưu Great Lakes (bao gồm Chicago, Milwaukee và Grand Rapids, Michigan), nhưng những phát hiện này gợi ý rằng việc điện hóa các phương tiện hạng nặng trên toàn quốc có thể giúp giảm bớt những bất công môi trường lâu dài liên quan đến sự chênh lệch về tác động ô nhiễm ở các khu vực chính. khu vực đô thị.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Sustainability .
Sara Camilleri của Northwestern cho biết: "Các phương tiện hạng nặng chỉ chiếm một phần nhỏ trong tổng số phương tiện giao thông đường bộ - khoảng 6% - nhưng chúng góp phần phát thải và/hoặc tạo ra các chất gây ô nhiễm không khí và khí nhà kính có hại cho sức khỏe". người đứng đầu cuộc nghiên cứu. "Trên thực tế, lĩnh vực phương tiện hạng nặng là ngành đóng góp lớn nhất vào việc tạo ra các oxit nitơ trên đường và là nguồn phát thải carbon dioxide trên đường lớn thứ hai. Việc nhắm mục tiêu vào phần nhỏ phương tiện này có thể có tác động to lớn đến việc giảm phát thải."
Daniel Horton, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết thêm: “Khi thiết kế các chính sách, việc tối ưu hóa các tác động có lợi là lý tưởng. "Tất nhiên, việc khuyến khích điện khí hóa các phương tiện chở khách là quan trọng nếu xét đến số lượng tuyệt đối của chúng. Tuy nhiên, từ góc độ tác động, nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng việc khuyến khích chuyển đổi các phương tiện hạng nặng chạy bằng nhiên liệu hóa thạch sang phương tiện chạy bằng điện cũng có ý nghĩa vì chúng có những ưu điểm như vậy." những hậu quả tiêu cực đối với khí hậu và sức khỏe con người, đặc biệt là ở những cộng đồng có hoàn cảnh khó khăn."
Horton là trợ lý giáo sư về khoa học Trái đất và hành tinh tại Trường Cao đẳng Khoa học và Nghệ thuật Weinberg của Northwestern, nơi ông chỉ đạo Nhóm Nghiên cứu Biến đổi Khí hậu. Camilleri là một học giả sau tiến sĩ tại phòng thí nghiệm của Horton.
Lập mô hình ô nhiễm theo khu vực lân cận
Để tiến hành nghiên cứu, các nhà nghiên cứu đã xem xét mô hình chất lượng không khí có độ phân giải cao được phát triển trước đây trong phòng thí nghiệm của Horton. Mô hình này mô phỏng và định lượng mức độ ô nhiễm theo khu vực lân cận, theo dõi mức độ nitơ dioxide, ozone và các hạt vật chất hàng giờ trên các khu vực nhỏ tới một km.
Các mô phỏng cung cấp các ước tính về chất lượng không khí ở quy mô khu vực lân cận trong khu vực bằng cách kết hợp dữ liệu phát thải có độ phân giải cao với khí tượng mô phỏng để cho thấy các chất ô nhiễm không khí tương tác và tích tụ về mặt hóa học như thế nào—theo thời gian và không gian—trên khắp Chicago và các khu vực lân cận. Cách tiếp cận này không chỉ cho thấy các chất ô nhiễm khác nhau hình thành ở đâu mà còn cho thấy các chất ô nhiễm lan truyền như thế nào, tương tác với các loại khí khác và ánh sáng mặt trời trong không khí cũng như thay đổi theo mùa như thế nào.
Trong nghiên cứu mới, nhóm của Horton lần đầu tiên chạy mô hình chất lượng không khí mà không thực hiện bất kỳ điều chỉnh nào để thiết lập mức cơ sở về mức độ ô nhiễm trên toàn khu vực. Để mô tả đặc điểm cư dân trong mỗi vùng điều tra dân số, Camilleri, Horton và nhóm của họ đã sử dụng thông tin Khảo sát Cộng đồng Hoa Kỳ cho dữ liệu về dân số và nhân khẩu học cũng như tỷ lệ tử vong tổng hợp lấy từ dữ liệu sức khỏe của Industrial Economics, Inc.
Sau đó, Camilleri chạy lại mô phỏng. Tuy nhiên, lần này, cô đã loại bỏ 30% khí thải từ ống xả, tiếp nhiên liệu và kéo dài lượng khí thải khi chạy không tải từ các phương tiện hạng nặng — một loại bao gồm xe buýt thành phố, xe buýt trường học, xe chở rác, xe tải đường ngắn và đường dài và nhà có động cơ. Cô cũng ước tính lượng khí thải tăng lên tại các nhà máy điện do nhu cầu điện cần thiết để sạc pin cho xe cộ tăng lên.
Cuộc sống được cứu
Kết quả thật ấn tượng.
Nếu 30% phương tiện hạng nặng được chuyển đổi sang phiên bản chạy bằng điện—và năng lượng cần thiết để sạc pin của chúng đến từ cơ sở hạ tầng sản xuất năng lượng vào năm 2016—việc giảm lượng khí thải trên đường sẽ vượt xa mức tăng ở các nhà máy điện. Nồng độ ô nhiễm sẽ giảm trên toàn khu vực, ngoại trừ sự gia tăng tầng ozone trên mặt đất ở các khu vực thành thị.
Mặc dù các thí nghiệm được trình bày trong nghiên cứu này giả định sự phụ thuộc vào lưới điện năm 2016, bao gồm một phần đáng kể sản xuất điện dựa trên nhiên liệu hóa thạch, lượng khí thải carbon dioxide ròng vẫn sẽ giảm khoảng 2,5 triệu tấn (hoặc 2,76 triệu tấn) mỗi năm.
Trên toàn khu vực, việc giảm ô nhiễm liên quan đến giao thông sẽ giúp giảm khoảng 590 ca tử vong sớm mỗi năm do nồng độ nitơ dioxide giảm và giảm khoảng 70 ca tử vong sớm mỗi năm do giảm vật chất dạng hạt. Tuy nhiên, số ca tử vong sớm do ôzôn sẽ tăng khoảng 50 ca tử vong mỗi năm.
Camilleri cho biết: “Lợi ích sức khỏe từ việc giảm lượng nitơ dioxide vẫn rất cao - bất kể mức tăng của ozone - đến mức lợi ích tổng thể là rất đáng kể”. "Hóa học kiểm soát ô nhiễm ozone rất phức tạp và có thể cần có các biện pháp bổ sung để điều chỉnh các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi."
Theo kết quả được trình bày trong nghiên cứu này, dân số chủ yếu là người da đen, người gốc Tây Ban Nha và người Latinx sẽ nhận được những lợi ích sức khỏe lớn nhất. Ô nhiễm liên quan đến giao thông có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe, bao gồm hen suyễn, khí thũng, viêm phế quản mãn tính, bệnh tim và cuối cùng là tử vong sớm. Ô nhiễm không khí từ các phương tiện hạng nặng cao hơn ở các khu vực thành thị, ở các khu vực gần đường cao tốc liên bang và dọc theo các tuyến đường xe tải. Hầu hết những người sống trong phạm vi 300 feet của mạng lưới đường bộ lớn ở Hoa Kỳ đều là người da màu.
Camilleri nói: “Khi chúng tôi ước tính lợi ích sức khỏe, chúng tôi không chỉ nhìn vào nơi nồng độ chất ô nhiễm giảm. "Chúng tôi cũng xem xét mức độ nhạy cảm của dân số. Những nhóm dân số này có thể có tỷ lệ mắc các bệnh tiềm ẩn cao hơn, như hen suyễn và bệnh hô hấp. Họ có thể không được tiếp cận với dịch vụ chăm sóc sức khỏe thường xuyên hoặc sự ổn định tài chính để tìm kiếm phương pháp điều trị cho những tình trạng tiềm ẩn này."
Horton nói thêm: “Nhiều lợi ích lớn nhất mà chúng tôi thấy xảy ra ở các cộng đồng chưa được đầu tư”. "Những bất lợi và rào cản mang tính hệ thống trong các cộng đồng này có thể làm tăng tính nhạy cảm của người dân trước chất lượng không khí kém. Do đó, việc cải thiện chất lượng không khí ở những khu vực này có thể mang lại những tác động tích cực to lớn."
Tiền tiết kiệm được
Các nhà nghiên cứu đã ấn định giá trị đồng đô la cho những thiệt hại về sức khỏe và khí hậu tránh được bằng cách áp dụng chi phí xã hội của carbon và giá trị của các số liệu thống kê về cuộc sống cho kết quả của họ. Những công cụ chính sách thường được sử dụng này gắn liền với cái giá phải trả cho những thiệt hại lâu dài về sức khỏe và môi trường.
Với lưới điện hiện tại, các nhà nghiên cứu ước tính lần lượt là 5,7 tỷ USD và 0,6 tỷ USD chi phí y tế hàng năm tránh được liên quan đến việc giảm nitơ dioxide và các hạt vật chất. Nhưng sự gia tăng nhẹ nồng độ ozone sẽ gây ra chi phí bổ sung 0,5 tỷ USD mỗi năm.
Những thiệt hại liên quan đến carbon dioxide tránh được sẽ tiết kiệm được 456 triệu USD mỗi năm. Kết quả này nêu bật mức tiết kiệm tài chính cao hơn từ các đồng lợi ích về sức khỏe, vốn thường bị bỏ qua trong các chính sách giảm nhẹ khí hậu.
Số sinh mạng và số đô la được tiết kiệm sẽ tăng lên đáng kể nếu lưới điện chuyển sang kết hợp nhiều nguồn điện không phát thải hơn (như gió và mặt trời). Ví dụ: nếu lượng điện bổ sung cần thiết để cung cấp năng lượng cho 30% phương tiện chạy điện hạng nặng đến từ các nguồn tái tạo, thì khu vực này sẽ tiết kiệm được 1,4 tỷ USD mỗi năm do lượng khí thải carbon dioxide ít hơn, so với con số 456 triệu USD được tiết kiệm nhờ cơ cấu lưới điện hiện tại. .
Horton cho biết: “Việc sử dụng phương tiện chạy điện hạng nặng không chỉ làm giảm lượng khí thải nhà kính gây ra biến đổi khí hậu do con người gây ra mà còn cứu sống nhiều mạng sống và giúp giải quyết những bất bình đẳng trong lịch sử về phơi nhiễm chất ô nhiễm”. “Mặc dù việc sử dụng xe điện sẽ không giải quyết được tất cả các vấn đề về khí hậu, chất lượng không khí và công bằng môi trường chung của chúng ta, nhưng nó mang lại một số lợi ích so với hệ thống giao thông sử dụng nhiều nhiên liệu hóa thạch hiện tại của chúng ta.”
