Нитраты в атмосфере ухудшают качество воздуха и играют важную роль в изменении климата. Международная группа учёных под руководством исследователей из Университета Хоккайдо выяснила, как химические процессы в атмосфере привели к устойчиво высокому уровню нитратов, несмотря на сокращение выбросов за последние несколько десятилетий.
Основные выводы
Эти результаты, [опубликованные](https://www.nature.com/articles/s41467-025-59208-0) в Nature Communications, помогут улучшить климатическое моделирование, уточнив нашу способность оценивать и прогнозировать уровни атмосферных нитратов.
Уровни атмосферных нитратов достигли пика между 1970 и 2000 годами. Они несколько снизились с уменьшением выбросов предшественников нитратов с 1990-х годов, но падение уровня нитратов меньше, чем падение выбросов предшественников — что-то удерживает нитраты в атмосфере.
Формы существования нитратов в атмосфере
Нитраты могут существовать в атмосфере в газообразной или твёрдой форме. Газообразные нитраты легче оседают из атмосферы, в то время как твёрдая форма, особенно мелкие частицы, может переноситься на большие расстояния.
Понимание баланса между газообразными и твёрдыми нитратами важно для получения картины динамики атмосферы и устойчивости нитратов.
Буферный эффект
Устойчивость атмосферных нитратов в регионах-источниках объясняется буферным эффектом, когда газообразные нитраты преобразуются в твёрдые нитраты, способствуя их устойчивости.
Воздействие этого буферного эффекта в течение длительных временных масштабов и на больших расстояниях неясно, но нитраты, отложенные в арктических ледяных кернах, демонстрируют те же закономерности, что и атмосферные нитраты. Эти места находятся далеко от источников, поэтому продолжающиеся высокие темпы осаждения не отражают локальные процессы вблизи источника, а должны быть связаны с атмосферным переносом и другими процессами в атмосфере.
Исследование динамики
Для понимания этих процессов исследовательская группа под руководством профессора Ёсинори Иидзука из Института науки о низких температурах Университета Хоккайдо изучила историю осаждения нитратов с 1800 по 2020 год в ледяном керне, взятом из юго-восточной Гренландии.
Как и ожидалось, уровни нитратов в керне увеличились с 1850-х годов, достигнув пика между 1970-ми и 2000-ми годами, прежде чем несколько снизиться, но остаться высокими.
В целом, увеличение содержания нитратов до 1970-х годов происходило более постепенно, чем увеличение содержания предшественников, а снижение после 1990-х годов также было более медленным и меньшим, чем снижение выбросов предшественников.
Замедленный эффект и устойчивость нитратов указывают на то, что на их уровень влияют факторы, отличные от выбросов предшественников. Исследователи изучили эти факторы с помощью глобальной модели химического транспорта и обнаружили, что разница между уровнями нитратов и предшественников коррелирует с кислотностью атмосферы, а не с другими метеорологическими факторами, такими как температура воздуха.
Влияние кислотности атмосферы
Изменения кислотности атмосферы изменили пропорцию нитратов, которые были газообразными или твёрдыми. Это влияет на время жизни нитратов в атмосфере. Кислотность атмосферы увеличила долю нитратов в твёрдой форме, что позволило этому загрязнителю сохраняться дольше и перемещаться на большие расстояния.
«Наше исследование — первое, в котором представлена точная информация о записях содержания твёрдых нитратов в ледяных кернах, что было очень сложной задачей», — говорит Иидзука.
«Поскольку сократить антропогенные выбросы веществ, приводящих к увеличению содержания нитратов, сложнее, точные измерения содержания твёрдых нитратов в ледяных кернах предоставляют данные для повышения точности прогнозирования усиления арктического потепления в будущем».
«Было трудно представить точные данные о содержании нитратов во льду, но на этот раз наша команда смогла это сделать», — говорит Иидзука.
«В будущем нитраты заменят сульфаты в качестве основного аэрозоля в Арктике, что предполагает более высокую точность будущих прогнозов усиления арктического потепления».
Предоставлено [Университетом Хоккайдо](https://phys.org/partners/hokkaido-university/)