Расшифровка источников смога и механизмов его формирования с помощью экспериментов по сжиганию угля и изотопов серы

Исследовательская группа под руководством профессора Шэнь Яньаня из Научно-технического университета Китая достигла значительного прогресса в изучении источников и механизмов образования смога. Путем экспериментов по сжиганию угля и анализа высокоточных изотопов серы исследователи пришли к выводу, что твердые частицы от сжигания угля являются одним из основных источников смога в Северном Китае. Результаты были опубликованы онлайн в Proceedings of the National Academy of Sciences 10 декабря.

Исследователи систематически собрали образцы угля из репрезентативных угольных месторождений северного Китая разных геологических эпох и провели эксперименты по сжиганию при 1000°C. Затем они собрали образцы аэрозольных частиц диаметром менее 2,5 микрометров и провели высокоточный анализ изотопов серы в сульфатных компонентах.

Результаты показали значительные различия в изотопном составе серы между углем и продуктами его сгорания. В сочетании с теоретическими расчетами было обнаружено явление масс-независимой фракциониации изотопов серы (S-MIF), которое, согласно предыдущим исследованиям, в основном встречается в горных породах старше 2,2 миллиарда лет. Таким образом, сжигание угля представляет собой новый механизм S-MIF.

Дальнейший анализ показал поразительное сходство изотопного состава между твердыми частицами от сжигания угля и сульфатными частицами в смоге над Северным Китаем. Это доказало, что твердые частицы от сжигания угля являются значительным источником смога в регионе.

Исследователи также обнаружили, что аналогичные аномалии в изотопном составе серы присутствуют в черных сульфатных корках на поверхностях европейских культурных реликвий, скульптур и древних зданий. Системный изотопный анализ позволил предположить, что продукты сжигания угля являются важным источником этих сульфатных корок, что согласуется с историей загрязнения атмосферы из-за широкого использования угля в период промышленного развития Европы.