Прогнозирование самых загрязненных дней в мире с помощью технологий NASA

Исследовательская группа под руководством Лаборатории реактивного движения NASA (JPL) и Калифорнийского технологического института (Caltech) полностью охарактеризовала ключевую химическую реакцию, влияющую на образование загрязняющих веществ в смоге городских районов мира. Применительно к Лос-Анджелесу лабораторные результаты показывают, что в самые загрязненные дни и в самых загрязненных частях города текущие модели недооценивают уровень озона на 5–10 процентов.

Результаты, опубликованные в журнале Science, вероятно, окажут «небольшое, но значительное влияние на прогнозы компьютерных моделей, используемых для оценки качества воздуха, регулирования выбросов и оценки влияния загрязнения воздуха на здоровье», — сказал Мичио Окумура, профессор химической физики Caltech. Ключевой реакцией в исследовании является взаимодействие диоксида азота (NO₂) и гидроксильного радикала (OH). В присутствии солнечного света эти соединения вместе с летучими органическими веществами играют важную роль в образовании озона, который у поверхности Земли является вредным загрязнителем.

До последнего десятилетия считалось, что эти соединения образуют только азотную кислоту, стабильную молекулу, замедляющую образование озона. Подозревалось о существовании второй реакции с образованием пероксинитрозной кислоты, нестабильного соединения, которое быстро распадается, высвобождая радикалы для возобновления создания озона. Команда JPL измерила скорость реакции, а команда Caltech определила соотношение скоростей двух процессов. Оказалось, что потеря гидроксильного радикала и диоксида азота происходит медленнее, чем считалось, и меньше радикалов превращается в азотную кислоту, а больше — в пероксинитрозную кислоту.

Чтобы оценить влияние на прогнозы, эксперты по атмосферному моделированию из Калифорнийского университета в Беркли и Риверсайде проанализировали данные по Лос-Анджелесу летом 2010 года. Результат: «В самых загрязненных районах Лос-Анджелеса они рассчитали до 10 процентов большего производства озона при использовании новой скорости образования азотной кислоты», — сообщил Окумура.

Этот сильный эффект проявляется только в наиболее загрязненные периоды года. Однако, учитывая опасность озона для здоровья (исследования показывают, что увеличение концентрации озона на 10 ppb может привести к росту смертности от респираторных причин на 4%), любое увеличение прогнозируемых уровней важно для регуляторов. Точность этих результатов снижает неопределенность в моделях. Следующим шагом для команды будет изучение более широкого диапазона атмосферных условий, где эта реакция также может быть важна, включая среднюю и верхнюю тропосферу и стратосферу.