Географическое происхождение категорий вторичных органических аэрозолей. Источник: Nature Geoscience (2024). DOI: 10.1038/s41561-024-01493-3
Международное исследование, проведенное исследователями из Института Пауля Шеррера PSI, использовало новый метод для выявления различных источников аэрозолей, которые создают смог в Пекине.
Ряд исследований подсчитали, что загрязнение воздуха ежегодно становится причиной нескольких миллионов смертей во всем мире. Чтобы принять соответствующие меры по поддержанию чистоты воздуха, важно знать, откуда берутся загрязняющие вещества. Однако определение точных источников загрязняющих веществ по-прежнему остается сложной задачей.
Это препятствие теперь преодолено международной группой исследователей во главе с ученым-экологом Каспаром Делленбахом в сотрудничестве с Пекинским химико-технологическим университетом и Хельсинкским университетом. Используя новый метод, исследователи проанализировали смог над Пекином.
Они обнаружили, что смог, который окутывает столичный регион, состоит из загрязняющих веществ из источников и регионов, которые меняются между летними и зимними месяцами. Для своего исследования они использовали новый мобильный аэрозольный масс-спектрометр.
«Благодаря этому новому подходу мы можем анализировать смог на молекулярном уровне, что позволяет лучше понять его источники и процессы в беспрецедентных деталях», — объясняет Делленбах. Исследователи опубликовали свои выводы в журнале Nature Geoscience.
Каспар Делленбах надеется, что его исследование будет способствовать улучшению качества воздуха во всем мире. Источник: Институт Пауля Шеррера
Угроза здоровью человека
Здоровье человека всегда находится под угрозой, когда очень большое население подвергается воздействию высоких уровней загрязнения, как это происходит в обширном столичном регионе на востоке Китая, который находится в радиусе около 600 километров вокруг Пекина.
Смог в столице Китая печально известен, и Делленбах считает, что его изучение особенно важно, учитывая большое количество населения, подверженного ему, с целью расширения базы данных потенциальных методов улучшения качества воздуха.
Хотя выбросы, например, диоксида серы от сжигания угля, в регионе сократились, большая часть населения страны по-прежнему подвергается воздействию плохого качества воздуха. Однако крайне сложно определить происхождение загрязняющих веществ, поскольку их состав постоянно меняется в результате химических реакций на протяжении долгого путешествия по атмосфере.
Это означает, что измеренный сигнал размыт, что затрудняет определение природы исходных молекул и, следовательно, источника загрязнения.
Откуда берутся загрязняющие вещества?
Чтобы найти источники загрязнения, исследователи измерили состав воздуха на крыше Пекинского университета химических технологий и сравнили источники смога в летние и зимние месяцы. Был использован новый тип масс-спектрометра, который может анализировать молекулярный состав окружающих аэрозолей в режиме реального времени.
Эта молекулярная информация позволяет идентифицировать источники загрязнения. Ученые различают первичные аэрозоли, т. е. твердые и жидкие взвешенные частицы, которые выбрасываются в атмосферу, и вторичные аэрозоли, которые образуются при прохождении через атмосферу. Последние особенно важны в Пекине.
Различия между летом и зимой
Делленбах и его коллеги обнаружили, что источники твердых частиц простираются далеко за пределы столицы и что эти источники различаются по химическому и географическому составу между летними и зимними месяцами.
Зимой вторичные органические аэрозоли возникают в результате сжигания древесины и угля и возникают, в основном, в регионе Пекин-Тяньцзинь-Хэбэй. Летом же воздух поступает с юга, и загрязнение в основном обусловлено городскими выбросами, например, от транспорта и промышленности, вероятно, из пояса Сиань-Шанхай-Пекин.
«Наша работа показывает, что, хотя мы сосредоточены на загрязнении в Пекине, смог — это крупномасштабное региональное явление, при котором аэрозоли из разных источников переносятся на сотни километров», — объясняет Делленбах. Поэтому для снижения загрязнения воздуха необходимы скоординированные и масштабные меры по всей столичной зоне Пекина и за ее пределами.
Делленбах и его исследовательская группа также используют разработанные ими методы для изучения смога в Европе, а также в плохо представленных городских центрах Глобального Юга.
Дополнительная информация: Каспар Р. Даелленбах и др., Существенный вклад транспортируемых выбросов в органический аэрозоль в Пекине, Nature Geoscience (2024). DOI: 10.1038/s41561-024-01493-3
Информация о журнале: Nature Geoscience
Предоставлено Институтом Пауля Шеррера
