在COVID-19大流行的早期，從衛星觀測和人類經驗中可以清楚地看到，世界的空氣變得更加清潔。但新的研究表明，在社交封鎖期間，並非所有的污染物都在減少。特別是被稱為PM2.5的微小空氣污染顆粒的濃度並沒有發生太大的變化，因為天氣模式的自然變化佔主導地位，並且部分掩蓋了人類活動變化帶來的影響。
聖路易斯華盛頓大學的訪問學者、該研究的負責人梅蘭妮·哈默（Melanie Hammer）說：”憑直覺你會認為，如果有一個重大的封鎖情況，我們會看到巨大的變化，但事實上沒有，尤其是對PM2.5的影響不大，這有點令人驚訝。”
PM2.5描述了由人類活動和自然過程產生的顆粒，這些顆粒小於2.5微米，或大約比人類頭髮的寬度小30倍。PM2.5小到足以在大氣中徘徊，當被吸入時，與心臟病發作、癌症、哮喘和一系列其他人類健康影響的風險增加有關。”我們對研究PM2.5的變化最感興趣，因為它是全球過早死亡的主要環境風險因素，”哈默說。
通過將美國宇航局的航天器數據與地面監測和一個創新的計算機建模系統相結合，科學家們繪製了大流行病早期幾個月內中國、歐洲和北美的PM2.5水平。他們發現最近幾年PM2.5的季節性差異主要是由氣象學的自然變化而不是由大流行的封鎖驅動的。一些氣象影響包括季節性沙塵暴的來源和強度的變化，污染物在大氣中對陽光的反應方式，通過天氣鋒面的混合和熱量轉移，以及通過降雨和降雪從大氣中清除污染物。
一個例子顯示在上面的地圖上，它比較了2020年2月與2019年2月中國各地的PM2.5水平。請注意，儘管中國一些工業化程度最高的地區的污染水平大幅下降，但在中國的沙漠地區附近，污染水平實際上更高。污染測繪工作包括來自美國宇航局Terra和Aqua衛星的數據，以及美國宇航局全球建模和同化辦公室的氣象模型。該研究於2021年6月發表在《科學進展》雜誌上。
PM2.5是研究最複雜的污染物之一，因為顆粒大小、成分和毒性因來源和環境條件的不同而有很大差異。例如，一些PM2.5污染已知來自另一種污染物–二氧化氮（NO2）與大氣中其他化學物質的反應。二氧化氮是機動車和工業活動燃燒化石燃料的一個主要副產品。2020年初，美國宇航局和其他科學機構在COVID-19封鎖期間檢測到二氧化氮污染大幅下降，一些人認為這將意味着所有污染的大幅下降。
然而，這兩種污染物並不存在線性關係。大氣中一半的二氧化氮不一定會導致一半的PM2.5的產生。哈默和同事們決定研究封鎖是否導致顆粒物污染的下降。”解決PM2.5是一個非常複雜的問題，”哈默說，”你必須考慮到它的多種來源，而不僅僅是路上的人少了這一事實。”
為了確保全面的分析，該團隊專註於擁有廣泛的地面監測系統的地區，並比較了2018年、2019年和2020年1月至4月的PM2.5的每月估計值。當他們比較北美或歐洲封鎖月份的PM2.5濃度時，他們沒有發現明確的信號。在中國檢測到了與封鎖有關的最明顯的差異，特別是在華北平原上空，那裡的污染水平通常很高，但是，即使是這個信號也有點模糊不清。
為了解讀禁足令是否對中國以及歐洲和北美的其他變化有關聯，研究小組使用GEOS-Chem化學傳輸模型進行了不同的 “敏感性模擬”。他們模擬了一種情況，即二氧化氮和其他污染物的人為排放保持不變，而氣象變化只對同比差異負責。他們還進行了模擬，減少了機動車和其他人為來源的排放數據去反映封鎖的情況。他們發現，將氣象和交通影響都包括在內的模擬是最重要的。