Несмотря на снижение выбросов серы в США и Западной Европе, загрязнение воздуха падает медленнее

Воздух в США и Западной Европе стал значительно чище, чем даже десять лет назад. Стандарты на низкосернистое топливо и регулирование электростанций успешно сократили концентрации сульфатов в воздухе, уменьшив количество вредных для здоровья человека мелких твердых частиц и смягчив экологическую проблему кислотных дождей.

Несмотря на эти успехи, уровень сульфатов в атмосфере снижался медленнее, чем выбросы диоксида серы (SO₂), особенно в зимний период. Это неожиданное явление указывает на то, что сокращение выбросов SO₂ менее эффективно для уменьшения сульфатных аэрозолей, чем ожидалось. Новое исследование под руководством Токийского технологического института, Университета Хоккайдо и Вашингтонского университета объясняет причину. Открытая статья была опубликована 5 мая в Science Advances.

Когда концентрации кислых сульфатов от выбросов ископаемого топлива снижаются, а концентрация более щелочных молекул аммония в атмосфере остается постоянной, капли жидкой воды в облаках становятся менее кислыми. Это делает преобразование SO₂ в сульфат более эффективным. Таким образом, хотя регулирование качества воздуха и сократило поступление SO₂ от электростанций и судоходства, общее количество вредных для здоровья сульфатных частиц уменьшалось медленнее.

«Это не означает, что сокращение выбросов не работает. Просто существует химическая реакция, которая частично смягчает эффект от этого сокращения, — пояснила соавтор работы Бекки Александер, профессор атмосферных наук Вашингтонского университета. — Нам необходимо понимать эту многофазную химию в атмосфере, чтобы разработать эффективную стратегию управления загрязнением воздуха и точно прогнозировать его будущий уровень, а также последствия изменения климата».

Данные ледяного керна из Гренландии, сохранившего состав атмосферы прошлых лет, показывают, что доля сульфата, содержащего кислород с одним лишним нейтроном (кислород-17), увеличилась в 1980-х годах после того, как страны начали регулировать выбросы. Анализ авторов показывает, что это связано с ускоренным образованием сульфата в жидкой фазе в атмосфере, которое в основном происходит в облаках в условиях пониженной кислотности.

«После контроля выбросов SO₂ относительно более низкая кислотность атмосферы повышает эффективность образования сульфата, что ослабляет реакцию уровня сульфата на сокращение выбросов SO₂, — отметил ведущий автор Сёхэй Хаттори из Токийского технологического института. — Наши уникальные изотопные методы, примененные к записям гренландского ледяного керна, позволили выявить ключевой процесс, лежащий в основе ослабленной реакции сульфата на сокращение выбросов».

Данные были получены из ледяного керна, пробуренного на юго-востоке Гренландии (SE-Dome) в рамках проекта под руководством Университета Хоккайдо. Кислород, захваченный в этом льду, предоставил доказательства состава сульфатов с 1959 по 2015 год, без загрязнения локальными выбросами.