Мелкодисперсные частицы (PM₂.5) в Сеуле и Мехико имеют одинаковый состав, но заметно отличаются по характеристикам. Воздух Сеула отражает солнечный свет, что способствует охлаждению Земли, тогда как частицы в Мехико больше поглощают солнечный свет, что может ускорять глобальное потепление.
Исследовательская группа под руководством профессора Санг Со Парк из Департамента гражданской, городской, земной и экологической инженерии в УНIST проанализировала химические образцы и оптические данные PM₂.5, собранные в 14 городах мира.
Результаты исследования опубликованы в журнале Environmental Science & Technology. Они показывают заметные различия в оптических и химических характеристиках мелких частиц в этих двух городских условиях.
Согласно исследованию, в мелкодисперсных частицах Сеула высока доля сульфатных и нитратных соединений, которые сильно рассеивают солнечный свет, проявляя отражающую природу (альбедо).
В Мехико относительно больше чёрного углерода (сажи), который поглощает солнечный свет, демонстрируя поглощающие свойства. Это означает, что даже при одинаковом уровне PM₂.5 частицы в Сеуле отражают солнечный свет обратно в космос, оказывая охлаждающее воздействие, в то время как частицы в Мехико поглощают солнечную энергию, потенциально ускоряя локальное потепление.
Для сравнения использовались данные о химическом составе (SPARTAN) и оптические измерения (AERONET) — наземная сеть, которая оценивает, как солнечный свет рассеивается и поглощается при прохождении через атмосферу — из 14 городов мира, включая Сеул, Пекин и Мехико.
Данные AERONET позволяют оценить концентрацию твёрдых частиц в атмосфере по тому, насколько солнечный свет тускнеет и рассеивается атмосферными аэрозолями. Результаты показали, что более высокое соотношение рассеивающих компонентов, таких как сульфаты и нитраты, коррелирует с увеличением значений однократного альбедо рассеяния (SSA).
SSA количественно определяет пропорцию света, отражаемого по сравнению с поглощаемым частицами в воздухе; значения, приближающиеся к 1, означают преимущественно рассеивающие частицы, в то время как более низкие значения указывают на более высокое поглощение.
Исследование показало, что с увеличением количества поглощающих компонентов, таких как чёрный углерод, SSA уменьшался, особенно на более длинных волнах (870–1 020 нм). Кроме того, большее количество почвенной пыли приводило к быстрым изменениям в зависимости от длины волны рассеивающих свойств (dSSA и rSSA).
Суджин Эом, первый автор исследования, объяснил: «Это исследование демонстрирует, как различия в химическом составе влияют на оптическое поведение и климатическое воздействие аэрозолей, используя прямые измерения, а не моделирование. Оно подчёркивает важность учёта не только концентраций PM₂.5, но и их состава в исследованиях качества воздуха и климата».
Профессор Парк добавил: «Наши результаты закладывают основу для косвенной оценки различий в токсичности мелких частиц на основе их оптических свойств. Такой подход может повысить точность прогнозов качества воздуха и информировать политику в области общественного здравоохранения».
Это совместное исследование было проведено в сотрудничестве с Центром исследований и управления загрязнением частиц УНIST.
Предоставлено Унсанским национальным институтом науки и технологий.