В начале 2020 года повседневная жизнь в Северном Китае резко остановилась, поскольку регион вступил в строгий период изоляции, чтобы замедлить распространение COVID-19. Выбросы от транспорта и промышленности резко сократились. Выбросы оксидов азота (NOx) от ископаемого топлива сократились на 60-70 процентов.
И тем не менее, исследователи-экологи заметили, что загрязнение приземного озона в Пекине и на Северо-Китайской равнине резко возросло в этот период времени, несмотря на снижение NOx, компонента озона.
Этому региону не привыкать к серьезному загрязнению озоном, но примерно пять лет назад большинство озоновых явлений происходило летом. В последнее время сезон озона в Китае становится длиннее, распространяясь на раннюю весну и конец зимы. Как оказалось, блокировка COVID-19 может помочь объяснить, почему.
Исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS) и Нанкинского университета информационных наук и технологий (NUIST) обнаружили, что еще один компонент озона, летучие органические соединения (ЛОС), может быть виноваты в увеличении зимнего озона.
Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
«Локдаун COVID-19 был вынужденным экспериментом, в ходе которого выбросы резко сократились и внезапно появилось много озона», - сказал Дэниел Дж. Джейкоб, профессор атмосферной химии и инженерии окружающей среды семьи Васко Маккой в SEAS и соавтор статьи.
Озон образуется в результате ряда химических реакций, начиная с окисления летучих органических соединений. В результате этой реакции образуются химические радикалы, которые вызывают реакции между NOx и летучими органическими соединениями с образованием озона в присутствии солнечного света. В предыдущем исследовании исследователи из SEAS и NUIST обнаружили, что в летнее время твердые частицы (PM2,5) действуют как губка для радикалов, необходимых для образования озонового загрязнения, всасывая их и предотвращая образование озона.
В этой статье исследователи обнаружили, что политика загрязнения воздуха, введенная правительством Китая и направленная на снижение содержания PM2,5, приводит к увеличению вредного загрязнения приземным озоном, особенно в крупных городах.
В этом исследовании команда обнаружила, что NOx играет аналогичную роль в зимнее время, удаляя радикалы и предотвращая их образование озона. По мере снижения уровня NOx, либо внезапного при блокировке, либо постепенного при контроле за загрязнением воздуха, появляется больше радикалов, с которыми ЛОС могут реагировать. Это усиленное окисление летучих органических соединений радикалами будет усиливаться за счет образования большего количества самих радикалов, и этот процесс оптимизирует эффективность производства озона из NOx.
«Опыт COVID-19 помогает объяснить тенденцию к увеличению загрязнения озоном в конце зимы и весной в Китае», - сказал Ке Ли, научный сотрудник SEAS и первый автор исследования. «Поскольку выбросы NOx уменьшились, сезон озона в Китае становится длиннее».
Исследование подчеркивает необходимость лучшего понимания источников и видов ЛОС и регулирования их выбросов.
«Контроль за выбросами ЛОС остановит распространение озонового сезона и принесет большую пользу общественному здравоохранению, растениеводству и загрязнению твердыми частицами», - сказал Хун Ляо, профессор NUIST и соавтор этой работы.
В соавторстве с документом выступили Юлу Цю, Лу Шэнь, Шисян Чжай, Кельвин Х. Бейтс, Мелисса П. Сульприцио, Шаоцзе Сун, Сяо Лу, Цян Чжан, Бо Чжэн, Юли Чжан, Цзиньцян Чжан, Хён. Чул Ли и Су Гын Ку.
Это было поддержано NUIST через Совместную лабораторию Harvard-NUIST по качеству воздуха и климату (JLAQC).