Образование новых частиц обнаружено в условиях сильного загрязнения воздуха

Международная группа исследователей установила, что образование новых частиц (new particle formation, NPF) может происходить в атмосфере даже при сильном загрязнении воздуха. В своей работе, опубликованной в журнале Science, коллектив описывает многолетние наблюдения за качеством воздуха в Китае и полученные результаты.

NPF — это процесс спонтанного объединения определённых компонентов в атмосфере, приводящий к формированию новых частиц. Предыдущие исследования предполагали, что NPF происходит только в относительно чистом воздухе, поскольку частицы в загрязнённой атмосфере обычно поглощают вещества-предшественники. В новой работе учёные обнаружили доказательства, опровергающие этот вывод: они зафиксировали случаи NPF в густонаселённом и сильно загрязнённом регионе Китая.

Понимание процессов NPF важно из-за их влияния на глобальное потепление. Исследователи отмечают, что NPF может приводить к формированию облаков особого типа, которые удерживают тепло. Для изучения этого явления и загрязнения воздуха в Китае в целом они установили станции мониторинга качества воздуха в Шанхае и проанализировали данные за период с 2014 по 2017 год.

Анализ химического состава захваченных частиц выявил присутствие паров-предшественников NPF, а также большое количество самих кластеров NPF — и это несмотря на высокую концентрацию других взвешенных частиц в воздухе. Учёные предполагают, что события NPF были вызваны нуклеацией с участием серной кислоты, диметиламина и воды, включая димеры серной кислоты.

Для лучшего понимания механизмов формирования таких кластеров исследователи ввели реальные данные в модель и провели симуляции, имитирующие условия в воздухе над Шанхаем и другими крупными городами Китая. Они обнаружили, что концентрации серной кислоты достаточно для объяснения образования и роста частиц в периоды высокой конденсации. Также были найдены свидетельства того, что рост более крупных кластеров, вероятно, обусловлен присутствием других конденсирующихся органических соединений.

Авторы работы утверждают, что их исследование не только демонстрирует возможность NPF в сильно загрязнённом воздухе, но и указывает на то, что его влияние на глобальное потепление, вероятно, серьёзнее, чем считалось ранее. Они полагают, что климатические модели необходимо скорректировать с учётом новых данных.