Волны жары становятся всё более частыми, интенсивными и продолжительными. Длительные периоды жаркой погоды особенно опасны в таких жарких местах, как Техас. В 2023 году, по данным Департамента здравоохранения штата Техас, более 300 человек в Техасе умерли от жары, что стало рекордом с момента начала отслеживания таких смертей в 1989 году.
Исследователи обнаружили, что опасность волн жары может быть связана не только с температурой, но и с увеличением количества загрязняющих веществ в воздухе из-за жары.
Бианка Памела Аридхис-Оливос, аспирантка по аэрозольной и атмосферной химии в Техасском университете A&M, представила результаты своей команды на осеннем собрании Американского химического общества (ACS Fall 2025), которое проходило с 17 по 21 августа.
В 2023 году, когда в Техасе бушевала сильная жара, Аридхис-Оливос начала работать с научным руководителем Рени Чжаном и коллегами из Центра атмосферной химии и окружающей среды (CACE) в Техасском университете A&M. Поскольку прогнозируется, что волны жары в США в ближайшие годы усилятся, команда CACE была заинтересована в определении того, как экстремальная жара влияет на химию атмосферы и качество воздуха.
Исследователи разработали и провели пилотное исследование химии атмосферы во время августовской волны жары в Техасе 2024 года. Они собирали пробы воздуха в течение дня и ночи с 5 августа по 3 сентября на университетском кампусе в Колледж-Стейшн, штат Техас, где температура колебалась от 90 до 106 градусов по Фаренгейту (от 32 до 41 градуса по Цельсию).
Кроме того, отбор проб воздуха проводился, когда поблизости не было лесных пожаров, что позволило изолировать влияние самой волны жары без влияния дыма от лесных пожаров на качество воздуха.
Исследователи анализировали пробы воздуха на наличие загрязняющих веществ, представляющих опасность для здоровья населения, включая оксиды азота, озон, летучие органические соединения (ЛОС) и наночастицы. Для этой работы они использовали набор чувствительных приборов для обнаружения следовых газов и измерения свойств аэрозолей, включая масс-спектрометр с переносом протона и времяпролётный (PTR-ToF-4000).
«Вы можете представить это как сверхчувствительный нос», — объяснила Аридхис-Оливос, добавив, что PTR-ToF-4000 «ощущает» ЛОС, а затем «мягко маркирует их, чтобы их можно было идентифицировать и взвесить в режиме реального времени».
Результаты показали тревожные уровни озона, кислородсодержащих ЛОС и наночастиц с кислой реакцией, концентрация которых увеличивалась с повышением температуры наружного воздуха. Исследователи также наблюдали повышение уровня загрязняющих веществ в воздухе, созданных в результате химических реакций в воздухе, подпитываемых солнечным светом.
Примечательно, что они обнаружили, что во время волн жары деревья выделяют больше естественных выбросов ЛОС, включая изопрен, предшественник озона, который может быть вредным в местах с густым лесом, таких как Колледж-Стейшн.
«Это действительно удивительно, как эти выбросы от деревьев увеличиваются во время волн жары и взаимодействуют с загрязнением воздуха», — говорит Аридхис-Оливос, имея в виду обильные дубы в регионе.
«Сами по себе выбросы деревьев не опасны. Опасность возникает, когда они вступают в реакцию с другими выбросами под воздействием сильного солнечного излучения, что приводит к повышению уровня озона и вторичных органических аэрозолей, опасных для здоровья населения».
Исследователи в настоящее время анализируют дополнительные данные, полученные в ходе полевых работ в августе 2024 года. Тем временем они делятся рекомендациями по обеспечению безопасности во время волн жары.
Хотя эти советы могут помочь в краткосрочной перспективе, исследователи говорят, что реальный прогресс зависит от понимания того, как изменение климата влияет на химию атмосферы и качество воздуха, чтобы учёные могли лучше прогнозировать образование загрязняющих веществ и защищать здоровье населения.
Предоставлено Американским химическим обществом