Загрязнение воздуха в Сеуле и Мехико по-разному влияет на климат

Круговые диаграммы массовых соотношений мелких частиц (AS, AN и BC) и диаграммы размаха их соответствующих значений (a) dSSAw (SSA440–SSA870), (b) rSSA (SSA440/SSA1020), (c) SSA440 и (d) SSA870. Автор: Environmental Science & Technology (2025). DOI: 10.1021/acs.est.5c09325

Сильное загрязнение мелкодисперсной пылью в Сеуле и Мехико, состоящее из одного и того же типа мелких твердых частиц (PM_2.5), демонстрирует заметно разные характеристики. Воздух Сеула склонен отражать солнечный свет, способствуя охлаждающему эффекту на Земле, тогда как частицы в Мехико в большей степени поглощают солнечный свет, потенциально ускоряя глобальное потепление.

Исследовательская группа под руководством профессора Сан Со Парка из Департамента гражданского, городского, земельного и экологического строительства UNIST проанализировала химические образцы и оптические данные PM_2,5, собранные в 14 городах по всему миру.

Их выводы, опубликованные в журнале Environmental Science & Technology, выявили заметные различия в оптических и химических характеристиках мелких частиц в этих двух городских средах.

Согласно исследованию, в составе мелкодисперсных частиц Сеула высока доля сульфатных и нитратных соединений, которые сильно рассеивают солнечный свет, проявляя отражательные свойства (альбедо).

В отличие от этого, в Мехико относительно выше содержание черного углерода — сажи, — который поглощает солнечный свет, демонстрируя поглощающие свойства. Это означает, что даже при одинаковом уровне PM_2,5 частицы в Сеуле отражают солнечный свет обратно в космос, оказывая охлаждающее влияние, в то время как частицы в Мехико поглощают солнечную энергию, потенциально ускоряя локальное потепление.

Исследование сравнивало данные о химическом составе (SPARTAN) и оптические измерения (AERONET) — наземную сеть, которая оценивает, как солнечный свет рассеивается и поглощается при прохождении через атмосферу — из 14 городов мира, включая Сеул, Пекин и Мехико. Данные AERONET позволяют оценить концентрацию твердых частиц на основе того, насколько солнечный свет ослабляется и рассеивается атмосферными аэрозолями.

Результаты показали, что более высокое соотношение рассеивающих компонентов, таких как сульфаты и нитраты, коррелирует с увеличенными значениями Альбедо Однократного Рассеяния (SSA).

SSA количественно определяет долю света, отраженного по сравнению с поглощенным взвешенными частицами; значения, приближающиеся к 1, означают преимущественно рассеивающие частицы, тогда как более низкие значения указывают на большее поглощение.

Исследование показало, что с увеличением количества поглощающих компонентов, таких как черный углерод, SSA уменьшалось, особенно на более длинных волнах (870–1020 нм). Кроме того, большее количество почвенной пыли приводило к быстрым изменениям зависящих от длины волны рассеивающих свойств (dSSA и rSSA).

Су Джин Эом, первый автор исследования, пояснила:

«Это исследование демонстрирует, с помощью прямых измерений, а не моделирования, как различия в химическом составе влияют на оптическое поведение и климатические эффекты аэрозолей. Оно подчеркивает важность учета не только концентраций PM_2,5, но и их состава в исследованиях качества воздуха и климата».

Профессор Пак добавил:

«Наши выводы создают основу для косвенной оценки различий в токсичности мелких частиц на основе их оптических свойств. Этот подход может повысить точность прогнозов качества воздуха и информировать политику в области общественного здравоохранения».

Это совместное исследование проводилось в сотрудничестве с Исследовательским и управляющим центром по загрязнению частицами UNIST.

Исследование 2025 года показывает, что состав загрязнения воздуха может иметь не менее важное значение, чем его общий уровень. Это открытие может помочь в разработке более целенаправленных стратегий по улучшению качества воздуха и смягчению последствий изменения климата в разных регионах мира.