Несмотря на общий низкий уровень вредных выбросов от электростанций и транспортных средств в течение года, зимнее загрязнение воздуха в восточных Соединенных Штатах остается высоким. Это объясняет новое исследование.

Исследователи говорят, что летом было ребенком-плакатом, содержащим дымчащиеся частицы, которые вызывают астму, рак легких и другие болезни.

«За последние 10 лет или около того летние уровни загрязнения воздуха быстро сократились, тогда как уровень загрязнения воздуха в зимний период не изменился. Качество воздуха летом почти не изменилось, как зимой в восточной части США », - говорит автор-автор Viral Shah, который выполнял эту работу в составе докторской степени по атмосферным наукам в Вашингтонском университете. «Мы определили химические процессы, которые объясняют сезонные различия в ответ на сокращение выбросов».

Исследование, которое появляется в Труды Национальной академии наук, показывает, что частицы следуют по разным путям зимой.

Смог ароматизаторы

Результаты пришли из анализа наблюдений, собранных во время кампании 2015 Wintertime Research of Transport, Emissions and Reactivity (WINTER). Во время этого исследования исследователи провели зиму шесть недель, пролетая сквозь загрязняющие шлейфы над Нью-Йорком, Балтимором, Цинциннати, Колумбусом, Питтсбургом, Вашингтоном, округ Колумбия и вдоль угольных электростанций долины реки Огайо.

«У нас теперь есть лучший инструмент, чтобы взглянуть на то, что является лучшей стратегией для улучшения качества воздуха в зимнее время ...»

Частицы, образующие смог, приходят в разные вкусы. Двумя важными из них являются сульфаты - от диоксида серы, выделяемого главным образом угольными электростанциями, и нитратов, образованных из оксидов азота, известных в общем виде как NOx. Правила качества воздуха снизили уровень диоксида серы в США на 68 процентов между 2007 и 2015 и NOx примерно на треть за это время.

Летние уровни твердых частиц - когда два аромата оксидов сливаются в водянистые пакеты нитратов и сульфатов, которые создают красивые закаты, но вредят здоровью людей, упали в восточной части США примерно на треть за это время. Но зимние концентрации твердых частиц уменьшились почти вдвое по причинам, которые были неясны.

«Модели качества воздуха, которые мы используем для понимания происхождения загрязнения воздуха, довольно хорошо выполняются летом, но есть проблемы в зимнее время. До этого исследования мы не смогли воспроизвести наблюдаемый состав частиц в зимний период », - говорит Лятт Ягеле, который был вторым автором статьи и со-основным исследователем полевой кампании.

«У нас теперь есть лучший инструмент, чтобы взглянуть на то, что является лучшей стратегией для улучшения качества воздуха зимой в региональных масштабах в восточной части США и, возможно, в других местах, таких как Европа и Азия».

Зимняя химия воздуха

Летом некоторые из выбросов NOx и диоксида серы остаются в газовой фазе и попадают под солнечный свет или осаждаются на суше, а остальные образуют частицы в виде нитратов и сульфатов. Поскольку основные ингредиенты падают, так же как и уровни частиц.

Но новый анализ показывает, что химия зимнего воздуха следует более сложному пути. При меньшем солнечном свете и более холодных температурах большая часть химического вещества происходит в жидкой фазе, на поверхностях существующих частиц или жидких и ледяных облаков. В этой фазе, когда основные ингредиенты падают, эффективность превращения диоксида серы в сульфат повышается, поскольку доступно больше окислителей. И по мере того, как сульфат опускается, частицы становятся менее кислотными, делая NOx легче конвертироваться в нитраты.

Поэтому, несмотря на то, что нормы качества воздуха сократили оба типа первичных выбросов, общее количество твердых частиц, которые наносят ущерб здоровью человека, сократилось медленнее.

«Дело не в том, что сокращения не работают. Просто сокращение имеет эффект отмены, и эффект отмены имеет определенную силу », - говорит Шах, который теперь является докторантом в Гарвардском университете. «Нам нужно сделать дальнейшее сокращение. Как только сокращения станут больше эффекта отмены, тогда зима начнет вести себя как лето ».

Как изменится качество воздуха?

Исследование предсказывает, что, если выбросы не превысят текущие прогнозы, качество воздуха зимой будет продолжать улучшаться лишь постепенно, по крайней мере, до 2023. При таком расходе было бы несколько лет до того, как уровень выбросов достигнет уровня, когда загрязнение зимой начнет падать быстрее.

«Настоящая статья показывает, что понимание фундаментальной химии атмосферы, которая превращает первичные загрязняющие вещества в мелкие частицы, имеет решающее значение для калибровки наших ожиданий относительно того, какие сокращения выбросов будут достигнуты, и, следовательно, для того, чтобы оптимизировать будущие сокращения выбросов, чтобы продолжать получать« самый большой удар по доллару » «с точки зрения уменьшения концентрации мелких частиц», - говорит третий автор Джоэл Торнтон, который был главным исследователем в полевой кампании.

Полученные данные свидетельствуют о том, что для улучшения качества воздуха в зимнем климате в Восточной части США и других холодных климатических условиях потребуются дополнительные сокращения выбросов как оксидов серы, так и оксидов азота.

«Это исследование помогает объяснить, почему контроль за выбросами для сокращения загрязняющих воздух веществ, таких как сульфат и нитраты, не был столь успешным, как ожидалось, в восточной части США зимой», - говорит Сильвия Эдджертон, директор программы в Отделе исследований атмосферного и природного наследия Национального научного фонда Geospace Sciences, которая финансировала исследование.

«Полевая кампания WINTER создала уникальный набор зимних наблюдений. Они демонстрируют, что химические обратные связи в зимние месяцы противодействуют ожидаемому сокращению загрязнения воздуха из-за сокращения выбросов ».

Дополнительные соавторы из Вашингтонского университета; Технологический институт Джорджии; Университет Колорадо в Боулдере; Государственный университет Колорадо; Государственный университет Северной Каролины A&T; Национальный центр атмосферных исследований в Боулдере; и Национальное управление океанических и атмосферных исследований в Боулдере. Национальный научный фонд при неденежной поддержке НАСА и Национального управления океанических и атмосферных исследований профинансировал работу.

Источник: Университет Вашингтона

Похожие книги:

at Внутренний рынок самовыражения и Amazon