Дым лесных пожаров – скрытая химическая фабрика загрязнителей

Дым от лесных пожаров вызывает более сильное загрязнение воздуха, чем предсказывают современные атмосферные модели. Новое исследование ученых из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST) и Китайской академии наук объясняет почему. Оказалось, что под воздействием солнечного света частицы дыма действуют как крошечные химические фабрики, производя вредные окислители, такие как пероксиды – группа высокореактивных загрязнителей, способствующих образованию смога и дымки.

Это открытие помогает понять, почему во время лесных пожаров полевые измерения постоянно фиксируют повышенный уровень пероксидов даже в городах. В обычных условиях химические процессы, создающие эти вещества, должны были бы подавляться другими загрязнителями, например, оксидом азота – распространенным газом, образующимся при сжигании топлива.

Как пояснил соавтор исследования профессор Чак Чан, исследование показывает, что частицы дыма могут обходить традиционное подавление оксидами азота в загрязненной среде, генерируя окислители внутри себя под воздействием солнечного света. «Этот путь, управляемый частицами, на удивление эффективен – на порядки быстрее, чем могут обеспечить классические пути», – отметил он.

Команда обнаружила, что окрашенные органические молекулы в аэрозолях от сжигания биомассы действуют как «фотосенсибилизаторы». Поглощая солнечный свет, они переходят в возбужденное состояние, которое запускает быстрые цепные реакции, производя пероксидные радикалы, а затем и пероксиды непосредственно внутри частиц.

Пероксиды не являются парниковыми газами, но они влияют на химию атмосферы, вызывая дымку, образование вторичных твердых частиц и риски для дыхательной системы. Выступая в роли резервуаров для радикалов, они также влияют на более широкую динамику климата и качества воздуха.

Результаты показывают, что дым от лесных пожаров не только является прямым источником твердых частиц – основного компонента городского загрязнения воздуха, – но и способствует образованию вторичных твердых частиц. Это имеет серьезные последствия. С 1980-х годов площадь лесных пожаров в некоторых частях запада США увеличилась в четыре раза, а за последние два десятилетия площади выгоревших территорий в Средиземноморье выросли более чем в два раза. По мере того как пожары становятся все более частыми и интенсивными по всему миру, их дым все чаще выбрасывает реактивные частицы, которые солнечный свет превращает в скрытые источники загрязнения.

«Эта упускаемая из виду химия означает, что текущие модели качества воздуха и климата недооценивают производство окислителей от лесных пожаров, – сказал Чан. – Обновление этих моделей необходимо, чтобы сообщества, в том числе и здесь, в Саудовской Аравии, могли лучше прогнозировать риски для здоровья и экологические последствия в условиях потепления мира».