Загрязнение воздуха вызывает проблемы со здоровьем и приводит к примерно 50 000 смертей в год в Соединённых Штатах, но не все загрязнители воздуха одинаково опасны.
Учёные десятилетиями отслеживали масштабы загрязнения «PM 2.5». PM 2.5 — это частицы размером менее 2,5 микрон в диаметре. Однако информации о ещё более мелких частицах, описываемых как «субмикронные» или «PM 1» (частицы размером менее 1 микрона в диаметре), было меньше. Почему это важно? Потому что «мелкие частицы» могут быть источником более серьёзных последствий для здоровья.
В исследовании, опубликованном в журнале The Lancet Planetary Health, учёные из Вашингтонского университета в Сент-Луисе количественно оценили количество частиц PM 1 над территорией Соединённых Штатов за последние 25 лет.
«Это измерение служит отправной точкой для понимания того, на какие загрязнители могут нацелиться регулирующие органы, чтобы добиться наиболее эффективного воздействия на здоровье», — сказал Рэндалл Мартин, выдающийся профессор в области энергетики, окружающей среды и химической инженерии в Инженерной школе Маккелви. «Эти усилия основаны на сильных сторонах Вашингтонского университета в области спутникового дистанционного зондирования и моделирования атмосферных аэрозолей, которые были использованы в этом исследовании», — добавил он.
Чи Ли, доцент-исследователь в группе Мартина по анализу состава атмосферы, является первым автором работы. Ли сказала, что эти оценки позволят провести дальнейшее исследование воздействия субмикронных частиц на здоровье человека и окружающую среду.
По словам Ли, очень мелкие частицы, количественно оценённые в этом исследовании, обычно поступают из прямых выбросов в воздух, таких как частицы чёрного углерода, выбрасываемые дизельными двигателями, или дым от лесных пожаров. Иногда PM 1 может также образовываться в результате вторичных процессов, когда диоксид серы или оксиды азота выбрасываются в результате сжигания топлива и угля.
Логично, что более мелкие частицы загрязнения воздуха могут нанести больший вред человеческому организму, потому что они способны обойти врождённую защиту организма. Эти субмикронные частицы как минимум в 6 раз меньше клеток крови.
Частицы воздуха не всегда представляют собой что-то одно, а являются смесью других материалов. Более крупные частицы в значительной степени состоят из компонентов, которые нелегко модифицировать, например, минеральной пыли, — отметил Ли.
Исследователи смогли рассчитать свои оценки субмикронных частиц, основываясь на известных соотношениях того, что составляет частицы PM 2.5, которые включают семь основных компонентов, таких как сульфат, нитрат и минеральная пыль.
«Объединив семь видов, мы можем рассчитать общую концентрацию PM 1 над страной», — сказала Ли.
Это исследование закладывает основу для дальнейшего анализа того, где, как и почему определённые типы частиц скапливаются и как они могут влиять на окружающую среду и человеческий организм.
«Когда EPA впервые ввело стандарт качества воздуха для мелких частиц PM в 1997 году, велись значительные дискуссии о регулировании PM 1 или PM 2.5, — сказал Джей Тёрнер, профессор инженерного образования имени Джеймса Маккелви и соавтор исследования. — По ряду причин, включая, помимо прочего, отсутствие исследований воздействия на здоровье PM 1 по сравнению с исследованиями PM 2.5, был выбран последний. Это исследование предоставляет всеобъемлющий набор данных по всей стране для изучения воздействия PM 1 на здоровье».
Следующим шагом будет работа с эпидемиологами для оценки связи между PM 1 и последствиями для здоровья.
Новый набор данных выявил ещё один примечательный факт: регулирование загрязнения действительно помогает. В континентальной части США средние уровни PM 1 в воздухе, которым дышат люди, резко снизились с 1998 по 2022 год благодаря десятилетиям экологических норм, таких как Закон о чистом воздухе. Однако этот прогресс замедлился с 2010 года, в основном из-за роста активности лесных пожаров. Авторы исследования отметили, что будущие меры по борьбе с загрязнением должны быть направлены на новые источники, не связанные с ископаемым топливом.
Другие страны, такие как Китай, уже отслеживают общенациональный уровень PM 1, но теперь США могут быстро догнать их.
«Этот набор данных предлагает беспрецедентную информацию для Соединённых Штатов об важном загрязнителе, для которого существует мало других измерений», — сказал Мартин.
Предоставлено Вашингтонским университетом в Сент-Луисе.