Согласно новому исследованию Калифорнийского технологического института, дисбаланс между тенденциями двух распространенных загрязнителей воздуха неожиданно приводит к созданию класса переносимых по воздуху органических соединений, которые обычно не встречаются в атмосфере над городскими районами Северной Америки.
На протяжении десятилетий усилия по сокращению загрязнения воздуха приводили к тому, что воздух в США становился чище. S городов, таких как Лос-Анджелес, с последующим улучшением общественного здравоохранения. Эти усилия были нацелены как на оксиды азота, так и на углеводороды. Оксид азота представляет собой соединение азота и кислорода, выделяемое двигателями (особенно работающими на дизельном топливе) и угольными электростанциями. Углеводороды, тем временем, представляют собой семейство молекул, состоящих из соединенных вместе водорода и углерода. Эти молекулы испускаются из многих источников, включая автомобили с бензиновым двигателем, грузовики, растворители, чистящие средства, используемые как дома, так и в промышленных условиях, и даже деревья.
Исследователи отслеживают изменение уровня выбросов оксида азота и углеводородов, исследуя отношение уровней неметановых атмосферных углеводородов к уровням оксида азота (метан, мощный парниковый газ, отслеживается отдельно).. С 1987 по 1997 год это соотношение уменьшилось вдвое.
Правила, направленные на улучшение качества воздуха в городских районах, таких как Лос-Анджелес, добились быстрого прогресса в сокращении выбросов оксида азота и углеводородов. По мере того, как старые автомобили убираются с улиц в пользу более чистых новых автомобилей, а дизельные грузовики модернизируются или заменяются, выбросы оксида азота быстро снижаются. По данным Агентства по охране окружающей среды, по сравнению с моделями 1970 года, новые легковые и грузовые автомобили производят примерно на 99 процентов меньше обычных загрязняющих веществ. Например, за последнее десятилетие количество оксида азота в воздухе Лос-Анджелеса уменьшилось вдвое.
Регламенты по загрязнению воздуха также привели к сокращению выбросов углеводородов, но это снижение замедляется. Углеводороды поступают из различных источников, что затрудняет борьбу с ними. Например, эти соединения выделяются двухтактными двигателями, используемыми в воздуходувках и газонокосилках - оборудовании, которое, как правило, остается в эксплуатации дольше, чем автомобили, и подпадает под меньшее количество правил..
Резкое падение уровня оксида азота по сравнению с более медленным снижением содержания углеводородов имеет важное значение: согласно новому исследованию, проведенному Полом Веннбергом из Калифорнийского технологического института и Хенриком Кьергаардом из Копенгагенского университета, это несоответствие может привести к производству химических веществ, называемых органические гидропероксиды.
Органические гидропероксиды уже существуют в природе. В сельской местности и других регионах, где нет большого количества выхлопных газов двигателей, и, следовательно, там, где уровень оксида азота чрезвычайно низок, молекулы могут образовываться, когда деревья выделяют летучие органические соединения, которые затем взаимодействуют с солнечным светом..
Команда под руководством Веннберга обнаружила, однако, что существует еще один химический путь образования органических гидропероксидов, который происходит при значительно более высоких уровнях оксида азота, чем можно найти в атмосфере над незаселенными регионами. «Это химия, которой нет ни в одной из моделей взаимодействия оксида азота и углеводородов», - говорит Веннберг, профессор Калифорнийского технологического института в области химии атмосферы, наук об окружающей среде и инженерии имени Р. Стэнтона Эйвери и директор Центра глобальных исследований Рональда и Максин Линде. Наука об окружающей среде.
Примечательно, что концентрации оксида азота в атмосфере над Лос-Анджелесом и в городских районах по всей стране в настоящее время падают до уровней, при которых происходит этот процесс, называемый автоокислением в газовой фазе.
Газофазное автоокисление происходит, когда молекул оксида азота недостаточно для взаимодействия с углеводородами. В результате молекулы углеводородов реагируют друг с другом. Автоокисление в газовой фазе наблюдалось и в других условиях - например, в процессе могут образовываться раздражающие кожу органические гидропероксиды в некоторых испорченных косметических продуктах, что приводит к прогорканию масла и порче вина. Но исследователи думали, что это не могло произойти в атмосфере, учитывая нынешнюю концентрацию оксида азота в городах. Веннберг и его коллеги пришли к другому выводу.
«Поскольку эти концентрации оксида азота снизятся еще в два раза в течение следующих пяти-семи лет, мы начнем производить все больше и больше органических гидропероксидов в городских районах», - говорит Веннберг. Известно, что в воздухе эти гидроперекиси образуют твердые частицы - аэрозоли. «Проблема в том, что мы не видели больших концентраций гидроперекисей в густонаселенных районах, поэтому мы не знаем, как образование газообразных и аэрозольных гидроперекисей повлияет на здоровье населения. Но мы знаем, что вдыхание частиц вредно для вас», - говорит он.