Загрязнение воздуха вторичными органическими аэрозолями (SOA) стало более серьёзной проблемой в китайских городах с 2013 года. Это произошло благодаря тому, что регулирование успешно снизило выбросы мелких твёрдых частиц (PM₂.5), поступающих непосредственно из транспортных средств и промышленных предприятий. Об этом говорится в исследовании под руководством профессора Хуан Руджина из Института окружающей среды Земли Китайской академии наук и профессора Марианны Гласиус из Орхусского университета.
Основные выводы исследования
Исследование, опубликованное в журнале Science, раскрывает особый химический режим, управляющий образованием SOA в городах Китая, и подчёркивает значительный рост SOA по сравнению с первичными органическими аэрозолями, особенно с 2013 года, когда общенациональные меры регулирования привели к заметному сокращению прямых выбросов по всей стране.
SOA образуется в атмосфере в результате химических реакций с участием таких веществ-предшественников, как оксиды азота и летучие органические соединения (ЛОС). Исторически события образования дымки в городах Китая, характеризующиеся высоким уровнем PM₂.5, были обусловлены в основном прямыми выбросами. Однако сегодня вторичные аэрозоли, в частности SOA, играют всё более доминирующую роль.
Чтобы разобраться в факторах, лежащих в основе этого сдвига, исследовательская группа сравнила китайские случаи образования дымки с историческими данными о загрязнении воздуха в Европе и Соединённых Штатах. Их анализ показал, что сложные взаимодействия между многочисленными атмосферными факторами окружающей среды в совокупности определяют уникальное образование SOA в городском воздухе Китая.
Команда также определила четыре ключевых фактора этого явления:
1. По сравнению с городами Европы и США, в китайских городах наблюдается большее разнообразие видов ЛОС и более высокие общие концентрации ЛОС. Эти ЛОС происходят в основном из плотных промышленных объектов, источников сжигания и использования растворителей.
2. Высокие концентрации газообразной азотистой кислоты в городском воздухе Китая генерируют значительные количества гидроксильных радикалов посредством фотолиза — процесса, который существенно увеличивает окислительную способность атмосферы в зимние месяцы.
3. Повышенные уровни оксидов азота способствуют образованию азотсодержащих органических соединений, в частности пероксиацилнитратов. Эти соединения продлевают срок службы органических пероксирадикалов, усиливая региональное вторичное загрязнение.
4. Взаимодействие между неорганическими и органическими загрязнителями в сочетании с многофазными процессами, особенно с увеличением содержания жидкой воды в аэрозолях, связанным с ростом нитратных фракций, дополнительно ускоряет образование SOA в водной фазе.
Влияние на здоровье и окружающую среду
Помимо выявления этих механизмов, исследование изучило более широкие последствия антропогенного образования и трансформации SOA, включая его влияние на гигроскопичность частиц (способность поглощать влагу), оптические свойства и здоровье человека.
Исследователи подчеркнули, что более глубокое понимание этих процессов имеет решающее значение для продвижения знаний о связанных с SOA окислителях, предшественниках, механизмах образования, свойствах и воздействии в сложных сценариях загрязнения воздуха — идеи, которые могут лечь в основу более целенаправленных стратегий борьбы с дымкой в Китае и за его пределами.
Предоставлено Китайской академией наук.