Потенциальное объяснение городского смога: рост аэрозольных частиц выше в холодном климате

Влияние азотной кислоты на аэрозольные частицы в атмосфере может объяснить смог, окутывающий города в морозные дни. В лабораторных условиях исследователи из ЦЕРН в Швейцарии наблюдали образование атмосферных аэрозолей и обнаружили новую информацию о связи между оксидами азота от транспорта и энергетики, климатом и качеством воздуха. Результаты опубликованы в журналах Nature и Science Advances.

Согласно выводам, соединения азота могут как замедлять, так и ускорять рост аэрозольных частиц в зависимости от условий. Это означает, что сокращения выбросов диоксида серы недостаточно для решения проблемы смога в крупных городах. Необходимо комплексное понимание процесса формирования атмосферных частиц.

Ранее не считалось, что азотная кислота существенно влияет на образование или начальный рост аэрозольных частиц, хотя нитратные соединения часто встречаются в более крупных частицах. Однако исследование в Nature показывает, что в холодном климате азотная кислота может значительно усиливать рост частиц и даже формировать частицы вместе с аммиаком при температурах ниже -15°C. Это важно, так как в атмосфере азотной кислоты и аммиака в 1000 раз больше, чем серной кислоты.

Это открытие может объяснить, почему частицы образуются даже в сильно загрязнённых крупных городах, вопреки устоявшемуся мнению, что загрязнители должны препятствовать формированию и росту новых частиц. Тот же механизм может генерировать частицы выше в атмосфере, где температура всегда низкая, а оксиды азота образуются в результате грозовых разрядов.

Одновременно оксиды азота влияют на характеристики окисления органических соединений в атмосфере. В проекте под руководством исследователей из Хельсинкского университета было обнаружено, что оксиды азота увеличивают летучесть продуктов окисления органических соединений. В результате рост частиц замедляется, и выживает меньшая их доля по сравнению с условиями чистого воздуха. В регионах, где рост частиц в основном обусловлен органическими соединениями (например, в бореальной лесной зоне), это явление может сократить количество аэрозолей, формирующих облака, косвенно способствуя потеплению климата. Это исследование опубликовано в Science Advances.

Обе работы основаны на лабораторных экспериментах, проведённых в ЦЕРН (Европейской организации по ядерным исследованиям). Камера CLOUD в ЦЕРН позволяет исследовать образование и рост аэрозольных частиц с беспрецедентной точностью. С финской стороны в экспериментах CLOUD участвуют Институт исследований атмосферы и Земли Хельсинкского университета, Финский метеорологический институт и Университет Восточной Финляндии.