Согласно новому исследованию, при естественном горении древесины и кустарников в воздух выбрасываются так называемые мелкие частицы, в три раза превышающие уровни, указанные в кадастрах выбросов Агентства по охране окружающей среды США. Микроскопические частицы, образующие аэрозоли, представляют опасность для здоровья человека, особенно для легких и сердца.«Сжигание биомассы приводит к сильному загрязнению. Это действительно плохие аэрозоли для дыхания с точки зрения здоровья», — сказал исследователь Грег Хьюи из Технологического института Джорджии, который руководил исследованием.
В исследовании также описаны другие химические вещества в дыме от лесных пожаров, некоторые из которых никогда ранее не измерялись, и оно значительно увеличивает предполагаемый годовой выброс твердых частиц в западных Соединенных Штатах.Предыдущие данные Агентства по охране окружающей среды были основаны на образцах шлейфа, взятых в ходе контролируемых сжиганий, возгораемых профессионалами лесного хозяйства. До этого исследования невозможно было так тщательно измерить шлейфы с неба прямо в гуще лесного пожара.Погружаясь в шлейф
В ходе уникальных исследовательских миссий были задействованы самолеты, чтобы пробиться сквозь шлейфы трех крупных лесных пожаров, в том числе Rim Fire 2013 года, третьего по величине лесного пожара в истории Калифорнии. Ансамбль инструментов, ощетинившийся с боков самолетов НАСА и Министерства энергетики США, позволил группам исследователей на борту измерять химические вещества и частицы в режиме реального времени и отбирать массу данных, на которых основано новое исследование.«Мы действительно пошли измерить, прямо над огнем, что выходит, — сказал Хьюи, профессор Школы наук о Земле и атмосфере Джорджии, которую он также возглавляет.Боб Йокельсон, профессор химии атмосферы в Университете Монтаны, взял на себя руководящую роль во многих аспектах исследования и был в группе из примерно 20 ученых, которые выбирали инструменты для установки на большом самолете НАСА. «Нам действительно не нужно было обходиться без того, чего мы очень хотели», — сказал он.
Йокельсон также помогал проектировать траектории полета.У Технологического института Джорджии были инструменты и ученые на самолете НАСА DC-8.
В сборе или анализе данных участвовали исследователи, связанные в общей сложности с более чем дюжиной университетов и организаций. Ученые опубликовали свои рецензируемые результаты 14 июня в Journal of Geophysical Research: Atmospheres.«Ожидается, что этот документ послужит основой для следующей миссии НАСА по химическому мониторингу пожаров», — сказал Хьюи.Нефтеперерабатывающий завод в огне
Метанол, бензол, прекурсоры озона и другие вредные выбросы, собранные из шлейфов лесных пожаров, могут звучать так, как если бы нефтеперерабатывающий завод загорелся. Это не так уж и неправдоподобно, поскольку нефть и другие ископаемые виды топлива получают из древней биомассы.«Вы можете видеть дым, и он темный по какой-то причине», — сказал Хьюи. «Когда вы измеряете лесные пожары, вы получаете все, что нужно измерить. Иногда вы начинаете задаваться вопросом, что же там всего».
В ходе исследования было обнаружено множество органических химикатов в шлейфах лесных пожаров, а технологические достижения позволили им впервые обнаружить определенные нитраты в дыме. Но сжигаемая биомасса, по-видимому, не является основным источником этих химических загрязнителей, и основные результаты исследования касались мелких частиц.
В аэрозолях образуются твердые частицы, некоторые из которых содержат окислители, вызывающие генетические повреждения. Они могут дрейфовать на большие расстояния в населенные пункты.Люди также подвергаются воздействию вредных аэрозолей из промышленных источников, но при пожарах образуется больше аэрозолей на количество сожженного топлива. «Автомобили и электростанции, на которых установлены меры по контролю за загрязнением, сжигают предметы гораздо более чисто, — сказал Хьюи.
Различные аэрозоли также поднимаются в атмосфере, но их суммарное влияние на глобальное потепление или похолодание все еще остается неопределенным, поскольку некоторые аэрозоли отражают солнечный свет от Земли, а другие, напротив, удерживают тепло в атмосфере.Прописанные ожоги
По мере того как глобальное потепление увеличивает масштабы и количество лесных пожаров, последующее загрязнение будет расти вместе с ними. Исследование показало, что активизация профессиональных сжиганий по инициативе человека может помочь сократить эти выбросы.Так называемые предписанные сжигания предотвращают или сокращают лесные пожары, и, по-видимому, они производят гораздо меньше загрязнения на единицу площади, чем лесные пожары, говорится в исследовании.
«Предписанный пожар может сжечь пять тонн топлива из биомассы на акр, тогда как лесной пожар может сжечь 30», — сказал Йокельсон, посвятивший десятилетия исследованиям пожаров биомассы. «Это исследование показывает, что лесные пожары также выделяют в три раза больше аэрозолей на тонну сожженного топлива, чем предписанные пожары».Хотя о выбросах от сжигания, предписываемых профессионалами, необходимо знать еще больше, это новое исследование ясно показывает, что лесные пожары сжигают гораздо больше и загрязняют гораздо больше. Эти данные также помогут улучшить общие оценки выбросов лесных пожаров.
Специалисты по противопожарной безопасности соблюдают строгие правила проведения предписанных ожогов, чтобы избежать бедствий и распространения загрязнения с подветренной стороны в населенные районы. Исследователи не рекомендуют сжигать биомассу неопытным людям, поскольку это способствует загрязнению воздуха и может вызвать трагические пожары, в том числе лесные пожары.
Устрашающие полетыПодобные эксперименты в условиях реальных стихийных бедствий необычны не только из-за редкости сборки таких великих инструментов и их транспортировки в воздух.
Полеты тоже могут быть опасными. Шлейфы не только наполнены токсинами, но и их турбулентность разбрасывает самолеты, встряхивая технологии и исследователей.
«Дым просачивается в кабину и вызывает тошноту», — сказал Йокельсон, который много лет назад начал выполнять полеты на шлейфах. «Вы пытаетесь делать записи, управлять своим инструментом, смотреть на огонь, разговаривать по гарнитуре и делать снимки. И в то же время это безумно ухабисто. Обычно, если вы находитесь в меньшем самолете, ваш живот не слишком счастлив ".
Кроме того, лесные пожары возникают без предупреждения, поэтому расписание полетов должно быть составлено в короткие сроки в соответствии со строгими правилами, которые обычно запрещают полеты вблизи лесных пожаров. Исследовательские самолеты также должны согласовывать с региональными властями, чтобы избежать пересечения путей с самолетами пожаротушения.
Редкие данные, полученные во время полетов миссии SEAC4RS НАСА и миссии BBOP Министерства энергетики США, позволили значительно улучшить понимание загрязняющих веществ, естественным образом сжигающих биомассу, выбрасываемых в воздух.