Автомобили, а не фермы, вероятно, являются источником вызывающего смог аммиака

Сельское хозяйство давно обвиняют в выбросах вызывающего смог аммиака в атмосферу, однако выхлопные трубы автомобилей на самом деле являются более важным источником вклада аммиака в дымку, нависающую над крупными городами. К такому выводу пришла исследовательская группа, включающая инженеров Принстонского университета.

"Аммиаку не обязательно добираться сюда прямиком с Среднего Запада до Филадельфии или Нью-Йорка, — говорит Марк Зондло, доцент гражданского и экологического строительства в Принстонском университете. — Большая его часть образуется прямо здесь".

Около 80% атмосферного аммиака поступает от сельскохозяйственных практик, таких как удобрение почв, поэтому логично было предположить, что аммиак в частицах смога поступает с крупных ферм Среднего Запада и переносится на Восточное побережье. Однако в статье, опубликованной в журнале Environmental Science and Technology, команда Зондло обнаружила, что выбросы аммиака в городах значительно выше, чем считалось ранее, происходят именно в периоды, когда уровень нездоровых взвешенных частиц максимален, а сельскохозяйственные выбросы находятся на суточных или сезонных минимумах.

"На самом деле он поступает от транспортных средств в самих городах", — отметил Зондло, который также является заместителем директора по внешним связям Принстонского центра энергетики и окружающей среды им. Эндлингера.

Исследователи отметили, что выбросы аммиака от автомобилей происходят совместно с оксидами азота. Эти химические вещества объединяются, образуя нитрат аммония, который можно распознать по коричневому оттенку городской дымки. Кроме того, выбросы аммиака от транспортных средств особенно важны в холодную погоду (например, зимой или в утренний час пик), когда сельскохозяйственные выбросы минимальны, а загрязнение дымкой достигает пика.

Дейвен Хенце, доцент Университета Колорадо и исследователь из команды NASA по прикладным наукам о здоровье и качестве воздуха, назвал эти выводы важным шагом к лучшему пониманию загрязнения воздуха над городами. При близком соседстве аммиака с другими автомобильными выбросами — в основном соединениями азота и серы — создаются идеальные условия для образования мелкодисперсных взвешенных частиц.

Для проведения исследования Зондло и его команда оснастили автомобили сложными датчиками для определения уровня аммиака и сосредоточились на шести городах: Филадельфии, Денвере и Хьюстоне в США, а также Пекине, Шицзячжуане и Баодине в Китае. Измеряя уровень аммиака в разное время суток на разных точках въезда в города, команда смогла составить картину "дыхания" города, где уровни загрязнителей растут и падают в зависимости от трафика и условий.

Исследование стало возможным благодаря использованию датчиков аммиака на основе квантово-каскадных лазеров с открытым оптическим трактом, разработанных группой Зондло в Центре средне-инфракрасных технологий для здоровья и окружающей среды (MIRTHE) Принстона. Эти лазерные датчики были меньше, проще в использовании и точнее ранее применявшихся сенсоров. Они также позволили проводить более эффективные мобильные измерения.

"Вы можете в реальном времени видеть шлейфы, выходящие из автомобилей, — говорит член команды, докторант четвертого года обучения в Принстоне Да Пань. — Так что, по сути, можно определить, находится ли машина впереди вас в плохом техническом состоянии".

Пань отметил, что исследование открывает два направления для дальнейшего изучения: как близость аммиака и соединений азота и серы в выбросах влияет на образование мелкодисперсных частиц, и как эти данные в конечном итоге могут повлиять на правила выбросов для транспортных средств.

"Усилия по сокращению выбросов азота и серы стали большой "историей успеха", — сказал Зондло. — Дальнейший прогресс в контроле над взвешенными частицами за счет этих двух компонентов в развитом мире будет лишь постепенным. Но есть один большой рычаг, которого мы вообще не касались, и это аммиак. И если мы действительно серьезно настроены на борьбу с мелкодисперсными частицами и улучшение качества воздуха, нам нужно начать понимать и в конечном итоге ограничивать эти выбросы аммиака".