Выявлены источники смога в Пекине

Виллиген, 08.08.2024 — Международное исследование, проведенное учеными из Института Пауля Шеррера PSI, использовало новый метод для выявления различных источников аэрозолей, создающих смог в Пекине.

По оценкам ряда исследований, загрязнение воздуха является причиной нескольких миллионов смертей во всем мире каждый год. 

Чтобы принять соответствующие меры для поддержания чистоты воздуха, важно знать, откуда поступают загрязняющие вещества. 

Тем не менее, точное определение источников загрязняющих веществ остается проблемой. 

Это препятствие было преодолено международной группой исследователей во главе с ученым-экологом Каспаром Делленбахом в сотрудничестве с Пекинским университетом химических технологий и Университетом Хельсинки.

Используя новый метод, исследователи проанализировали смог над Пекином. 

Они обнаружили, что смог, который охватывает столичный регион, состоит из загрязняющих веществ из источников и регионов, которые меняются между летними и зимними месяцами. 

Для своих исследований они использовали новый, мобильный аэрозольный масс-спектрометр. 

«С помощью этого нового подхода мы можем анализировать смог на молекулярном уровне, что позволяет лучше понять его источники и процессы с беспрецедентной детализацией», — объясняет Делленбах.

 Исследователи опубликовали свои выводы в журнале Nature Geoscience.

Угроза здоровью человека

Здоровье человека всегда находится под угрозой, когда очень большое количество населения подвергается воздействию высоких уровней загрязнения, как это имеет место в обширном столичном регионе на востоке Китая, который находится в радиусе около 600 километров от Пекина.

 Смог в столице Китая печально известен, и Делленбах считает его особенно важным явлением для изучения, учитывая большое количество населения, подверженного ему, чтобы расширить базу данных потенциальных методов улучшения качества воздуха. 

Несмотря на то, что выбросы, например, диоксида серы при сжигании угля, в регионе сократились, значительная часть населения страны по-прежнему страдает от плохого качества воздуха. 

Тем не менее, определить происхождение загрязняющих веществ чрезвычайно сложно, поскольку их состав постоянно меняется в результате химических реакций во время их долгого путешествия по атмосфере. 

Это означает, что измеряемый сигнал размыт, что затрудняет определение природы исходных молекул и, следовательно, источника загрязнения.

Откуда поступают загрязняющие вещества?

Чтобы найти источники загрязнения, исследователи измерили состав воздуха на крыше Пекинского университета химических технологий в рамках проекта, финансируемого Швейцарским национальным научным фондом, 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 перемещении в атмосфере. 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 в химическом и географическом отношении между летними и зимними месяцами.

 Зимой вторичные органические аэрозоли образуются в результате сжигания древесины и угля и в основном образуются в регионе Пекин-Тяньцзинь-Хэбэй. 

Летом, с другой стороны, воздух поступает с юга, и в загрязнении преобладают городские выбросы, например, от транспорта и промышленности, вероятно, из пояса Сиань-Шанхай-Пекин.

«Наша работа показывает, что, несмотря на то, что мы сосредоточены на загрязнении окружающей среды в Пекине, смог является крупномасштабным региональным явлением, при котором аэрозоли из разных источников переносятся на сотни километров», — объясняет Делленбах. 

Поэтому снижение загрязнения воздуха требует скоординированных и широкомасштабных мер во всей агломерации Пекина и за его пределами. 

Делленбах и его исследовательская группа также используют разработанные ими методы для понимания смога в Европе, а также в слабо представленных городских центрах Глобального Юга.

О компании PSI

Институт Пауля Шеррера (PSI) разрабатывает, строит и эксплуатирует крупные, сложные исследовательские установки и делает их доступными для национального и международного исследовательского сообщества.

Основными исследовательскими приоритетами института являются технологии будущего, энергетика и климат, инновации в области здравоохранения и основы природы.

 PSI стремится к обучению будущих поколений. Таким образом, около четверти сотрудников являются постдоками, аспирантами или учениками.

В общей сложности в PSI работает 2300 человек, что делает ее крупнейшим научно-исследовательским институтом в Швейцарии. 

Годовой бюджет составляет около 460 миллионов швейцарских франков.

 PSI является частью домена ETH, другими членами которого являются два Швейцарских федеральных технологических института, ETH Zurich и EPFL Lausanne, а также Eawag (Швейцарский федеральный институт водных наук и технологий), Empa (Швейцарские федеральные лаборатории материаловедения и технологий) и WSL (Швейцарский федеральный институт лесных, снежных и ландшафтных исследований).