Новое исследование демонстрирует, что загрязнение, связанное с транспортом в крупном городском районе в центре Израиля, вызывает немедленные, измеримые изменения в электрическом поле атмосферы. При этом твёрдые частицы (PM₂.5) оказывают более медленное и отсроченное воздействие.
Исследование также выявило сильный «эффект выходного дня»: снижение выбросов приводит к заметному ослаблению электрического поля.
Основные выводы
Результаты, [опубликованные](https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0169809525007537) в журнале Atmospheric Research, важны, поскольку указывают на атмосферное электричество как на высокочувствительный индикатор качества воздуха в городах в режиме реального времени. Он способен фиксировать быстрые изменения в выбросах, которые могут быть пропущены при обычном мониторинге.
Результаты предлагают новый способ отслеживания непосредственного воздействия транспортных потоков и политики сокращения выбросов на воздух в городах. Это может иметь значение для городского планирования, мониторинга окружающей среды и общественного здравоохранения.
Партнёры исследования
Исследование проводилось под руководством доктора Роя Янива из Еврейского университета и Института Герцнера при медицинском центре Шеба, доктора Ассафа Хочмана из Института наук о Земле при Еврейском университете и профессора Йоава Яира из Университета Райхмана совместно с Итаем Фрумером из средней школы Хадеры и Израильского музея медицины и науки (Технода). Они провели работу в рамках пятикомпонентного трека исследований по физике Министерства образования.
Методология
Используя данные с установки для измерения электрического поля, спонсируемой Министерством образования и муниципалитетом Холона, и построенной в Центре технологического образования (Ротер Хаус) в Холоне, а также данные высокого разрешения о качестве воздуха и метеорологические записи, исследователи изучили, как мелкие твёрдые частицы (PM₂.5) и оксиды азота (NOₓ) влияют на градиент потенциала (PG) — ключевой показатель электрического поля атмосферы в условиях ясной погоды.
«То, что мы наблюдаем, — это прямая физическая связь между пиками выбросов и электрической изменчивостью», — объяснил доктор Янив. «NOₓ очень быстро снижает атмосферную проводимость, поэтому электрическое поле реагирует почти мгновенно в часы пик».
Их выводы показывают чёткую и немедленную электрическую реакцию на загрязнение NOₓ, в то время как PM₂.5 влияет на электрическое поле медленнее из-за более длительного времени жизни в атмосфере и другого микрофизического поведения.
«Эффект выходного дня»
Исследование также показывает выраженный «эффект выходного дня»: в пятницу и субботу, когда в Израиле резко снижается трафик и промышленная активность, уровни NOₓ и PM₂.5 снижаются, и электрическое поле атмосферы ослабевает соответственно.
«Сигнал выходного дня демонстрирует, насколько чувствительно электрическое поле к изменениям в деятельности человека», — отметили исследователи. «Когда выбросы снижаются, электрическая среда меняется мгновенно, обеспечивая индикатор высокого разрешения атмосферных условий в городах».
Значение исследования
Эта связь между деятельностью человека и электрическими свойствами нижней атмосферы усиливает аргументы в пользу использования атмосферного электричества в качестве дополнительного инструмента мониторинга окружающей среды, особенно в густонаселённых регионах.
Демонстрируя, как городские выбросы изменяют электрическое поле у поверхности, исследование открывает двери для новых междисциплинарных подходов к оценке качества воздуха и обеспечению готовности к чрезвычайным ситуациям в области общественного здравоохранения. Оно также подчёркивает ценность научно-образовательных коллабораций, которые вовлекают старшеклассников в исследования атмосферы и окружающей среды в реальных условиях.
«Интеграция данных о качестве воздуха с измерениями электрического поля даёт нам более чёткое представление о том, как нижняя атмосфера меняется момент за моментом», — добавили исследователи. «Это основа, которая может поддерживать как научные исследования, так и практические решения в области охраны окружающей среды».
Предоставлено [Еврейским университетом в Иерусалиме](https://phys.org/partners/hebrew-university-of-jerusalem/)