Солнечный свет усиливает загрязнение воздуха от дыма лесных пожаров

Дым от лесных пожаров вызывает большее загрязнение воздуха, чем могут предсказать текущие атмосферные модели. Новое исследование ученых из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST) и Китайской академии наук объясняет, почему: под воздействием солнечного света частицы дыма от пожаров действуют как крошечные химические фабрики, производя вредные окислители, такие как пероксиды — группу высокореактивных загрязнителей, способствующих образованию смога и дымки.

Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Новая работа помогает объяснить, почему полевые измерения стабильно обнаруживают повышенный уровень пероксидов во время лесных пожаров, даже в городах, где обычные «газофазные» химические пути их создания должны блокироваться другими загрязнителями, такими как оксид азота — распространенный газ, образующийся при сжигании топлива.

Профессор Чак Чан, соавтор исследования и декан Отделения физических наук и инженерии KAUST, заявил, что исследование показывает, что частицы дыма могут обходить традиционное подавление оксидами азота в загрязненной среде, генерируя окислители внутри себя под воздействием солнечного света.

«Этот частично-управляемый путь удивительно эффективен — на порядки быстрее, чем могут обеспечить классические пути», — сказал он.

Команда обнаружила, что окрашенные органические молекулы в аэрозолях от сжигания биомассы действуют как «фотосенсибилизаторы». Когда они поглощают солнечный свет, они переходят в возбужденное состояние, которое запускает быстрые цепочки реакций, производя пероксильные радикалы, а затем пероксиды внутри частиц.

Пероксиды не являются парниковыми газами, но они влияют на атмосферную химию таким образом, что способствуют образованию дымки, вторичных частиц и создают риски для дыхательной системы. Выступая в качестве резервуаров радикалов, они также влияют на более широкую климатическую и воздушную динамику.

Результаты раскрывают, как дым от лесных пожаров может стимулировать образование вторичных твердых частиц, помимо того, что является прямым источником твердых частиц — основного компонента городского загрязнения воздуха. Это имеет значительные последствия.

С 1980-х годов площадь лесных пожаров в некоторых частях западной части США увеличилась в четыре раза, в то время как площади выгорания в Средиземноморье более чем удвоились за последние два десятилетия. Поскольку пожары во всем мире происходят все чаще и с большей интенсивностью, их дым все больше выделяет реактивные частицы, которые солнечный свет превращает в скрытые источники загрязнения.

«Эта упущенная из виду химия означает, что текущие модели качества воздуха и климата недооценивают производство окислителей от лесных пожаров», — сказал Чан.

«Обновление этих моделей необходимо для сообществ, включая здесь, в Саудовской Аравии, чтобы лучше прогнозировать риски для здоровья и воздействие на окружающую среду в условиях потепления мира».

Интересный факт: согласно исследованию, опубликованному в Nature, в 2023 году загрязнение воздуха мелкими твердыми частицами PM2.5 стало причиной около 8 миллионов преждевременных смертей во всем мире, причем лесные пожары вносят значительный вклад в это загрязнение, особенно в периоды экстремальной жары и засухи.