Загрязнение воздуха зимой привлекло внимание научного сообщества в последние годы, что побудило некоторых ученых предположить, что аммиак, выбрасываемый в воздух в результате сельскохозяйственной деятельности и автомобилей, может быть предшественником, который сильно способствует образованию дымки.Исследователи Технологического института Джорджии опровергли эту теорию в исследовании, опубликованном 21 сентября в журнале Scientific Reports.
Исследование спонсировалось Национальным научным фондом.«Поскольку Китай и другие страны изучают способы уменьшения загрязнения воздуха, важно понимать химию, лежащую в основе того, как образуется эта дымка», — сказал Родни Вебер, профессор Школы Земли Технологического института Джорджии.
Атмосферные науки. «Мы обнаружили, что атмосферный аммиак не является важным фактором, влияющим на состояние воздуха, как предполагалось».Исследователи использовали передовое компьютерное моделирование, чтобы изучить химию того, как диоксид серы и оксид азота — два газа, закачиваемые в атмосферу от электростанций, работающих на угле, и другие виды ископаемого топлива — взаимодействуют с образованием сульфатного аэрозоля, одной из основных причин дымки. которые могут нанести ущерб здоровью человека и экосистем.
«Обычно сульфатный аэрозоль образуется в результате химической реакции, которая окисляет диоксид серы с образованием частиц сульфата», — сказал Атанасиос Ненес, профессор и научный сотрудник факультета Джонсона в Школе Земли. Атмосферные науки и химическая школа Биомолекулярная инженерия. «В этом процессе вода поглощается сульфатом по мере его образования и имеет тенденцию делать частицу очень кислой, что закрывает определенные пути для дальнейшего образования сульфата».Некоторые ученые недавно предположили, что высокие уровни аммиака в Пекине, который является основанием или находится на противоположной стороне шкалы кислотности, может нарушить нормальный сульфатный процесс, удерживая частицы нейтральными достаточно долго для образования гораздо более высоких концентраций сульфата через новый химический путь.
Исследователи из Технологического института Джорджии проверили эту теорию с помощью компьютерной модели, которая выполнила термодинамическое моделирование аэрозольных условий над городами на Восточно-Китайской равнине. Исследователи проверили множество атмосферных сценариев, изменив смесь аэрозолей, газов и метеорологических условий несколькими способами. Соответственно, модель показала, что повышенный уровень аммиака имел относительно небольшое влияние на кислотность частиц загрязнителя. Даже 10-кратное увеличение содержания аммиака по сравнению с нормальными условиями сделало аэрозоль лишь крошечным — всего на одну единицу pH — менее кислым.
Эффект был верен и в обратном направлении; уменьшение содержания аммиака в 10 раз сделало воздух лишь немного более кислым. Исследователи пришли к выводу, что частицы остаются слишком кислыми даже для очень высоких уровней аммиака в Пекине, чтобы сульфатная дымка могла образоваться по предлагаемому новому пути.«Если аммиак играет большую роль в производстве сульфата, усилия по контролю над ним могут иметь широкие последствия, такие как рассмотрение ограничения сельскохозяйственной деятельности для снижения такого рода загрязнения воздуха», — сказал Вебер. «Но мы показываем, что в данном случае это, скорее всего, будет в значительной степени неэффективным».
Исследователи обнаружили, что умеренно кислый воздух над Пекином может способствовать высокой скорости окисления диоксида серы за счет взаимодействия с переходными металлами, такими как железо, медь и марганец, которые выбрасываются в воздух из местных источников, таких как автомобильные тормоза, летучая зола и минеральная пыль, что может быть еще одним важным фактором экстремальных загрязнений и источником сильной токсичности частиц.Другие исследователи из Технологического института Джорджии связывают сильную дымку в Китае в последние годы с изменением погодных условий в результате изменения климата.
«Общий контроль выбросов аммиака, кажется, является предлагаемой стратегией для смягчения проблем с качеством воздуха во многих регионах земного шара, но наша работа показывает, что это не обязательно самый рентабельный путь», — сказал Ненес. «Вы, конечно, не хотите игнорировать выбросы аммиака, но могут быть другие способы получить наибольшую отдачу с точки зрения улучшения качества воздуха, такие как ограничение выбросов диоксида серы и оксида азота от угольных электростанций».