Характерным признаком кухонной плиты, обычно используемой для приготовления пищи или обеспечения тепла путем сжигания дров, древесного угля, навоза животных или растительных остатков, является густой дым, поднимающийся от пламени. Ее остатки, черные пятна, оставшиеся на стенах и одежде, в легких людей, обычно женщин, ухаживающих за печами, являются ярким напоминанием об опасности, которую печи представляют как для здоровья человека, так и для окружающей среды.
Но когда речь идет о воздействии на окружающую среду, сажа - это только часть дела, а оказывается, примерно половина.
По мере того, как температура в кухонной плите начинает падать, а черный дым становится серовато-белым, выброс сажи (или черного углерода) заменяется органическим углеродом.
Исследование Инженерной школы МакКелви при Вашингтонском университете в Сент-Луисе показало, что, несмотря на свой беловатый вид, частицы органического углерода поглощают из атмосферы столько же, если не больше, солнечного света, как и черный углерод. И его последствия для здоровья могут быть хуже для почти 2,7 миллиардов домохозяйств во всем мире, которые их используют.
Исследование было опубликовано в выпуске журнала Environmental Science & Technology Letters от 14 апреля 2020 года.
Чтобы лучше понять влияние кухонных плит на окружающую среду и здоровье человека, Раджан Чакрабарти, доцент кафедры энергетики, экологии и химической инженерии, провел свое исследование в очаге загрязнения: Чхаттисгарх, в самом сердце сельской центральной Индии., где кухонные плиты являются одним из крупнейших источников выбросов аэрозолей и парниковых газов.
«Предыдущие эксперименты проводились в лаборатории в контролируемых условиях, которые отличаются от тех, что вы найдете в полевых условиях», - сказал Чакрабарти.
Тем не менее, глобальные стратегии смягчения последствий и политики в течение 15 лет находились под влиянием исследования 2005 года, основанного на экспериментах, проведенных в лаборатории. В этом документе рекомендовалось контролировать черный углерод как способ смягчения последствий изменения климата в регионе Южной Азии.
Чтобы лучше понять последствия выбросов от кухонных плит в полевых условиях, команда Чакрабарти направилась в Чхаттисгарх, между Нью-Дели и Калькуттой. В течение двух недель они жили с жителями в сельских домах, где люди использовали глиняные чулхи, или кухонные плиты, для приготовления пищи. За это время они провели 30 тестов, готовя пищу на различных видах топлива: дровах, сельскохозяйственных отходах и навозе крупного рогатого скота, все из которых были местного происхождения.
Успеху их полевых исследований в значительной степени способствовал местный исследователь и давний сотрудник Чакрабарти, профессор Шамш Первез и его исследовательская группа в Pt. Университет Равишанкара Шукла.
«Мы обнаружили, что в реальности кулинарный цикл представляет собой смесь черного и белого дыма», - сказал Чакрабарти. Черный цвет поглощает свет, а белый его отражает. «Мы думали, что органический углерод в определенной степени противодействует черному углероду», - сказал он. "Сажа впитывает, органику разбрасывает."
То, что они обнаружили, было чем-то другим. Частицы белого дыма очень сильно поглощали свет в ближнем ультрафиолетовом диапазоне. «Когда мы заглянули под капот, - сказал Чакрабарти, - они на самом деле были коричневым углеродом». После завершения анализа команда определила, что поглощение было таким же, если не большим, чем черный углерод, что делает его столь же мощным фактором атмосферного потепления..
Сжигание топлива из биомассы, такого как древесина или навоз, является основным источником частиц, загрязняющих атмосферный воздух в регионе Южной Азии, по словам Чандры Венкатараман, профессора химического машиностроения Индийского технологического института в Бомбее. Венкатараман был первым автором влиятельной научной статьи 2005 года.
«В этой работе сделан новый и важный вывод, основанный на полевых измерениях выбросов твердых частиц из печей, работающих на биомассе, о том, что поглощение излучения органическим углеродным компонентом может быть таким же, как у черного углерода», - сказала она.
Помимо воздействия на климат, органический углерод также представляет значительный риск для здоровья. Многие частицы представляют собой так называемые полициклические ароматические углеводороды с высокой молекулярной массой - соединения углерода и водорода, которые считаются канцерогенами для животных и, как принято считать, для людей.
Выводы Чакрабарти применимы во всем мире, поскольку Всемирная организация здравоохранения сообщает, что почти половина населения мира готовит на открытом огне. Кухонные плиты можно найти в домах не только в Индии, но и по всему миру, от Сенегала до Перу и Албании.
«Это открытие имеет очень важное значение для регионального потепления атмосферы из-за загрязняющих частиц, содержащих короткоживущие климатические факторы, такие как черный и органический углерод, в контексте достижения температурных целей Парижского соглашения», - сказал Венкатараман.