Аэрозоли размером менее 2,5 микрометров известны как твердые частицы (PM) 2,5 и опасны для здоровья человека. С другой стороны, крупные аэрозольные частицы помогают формировать облака, блокирующие солнце, которые охлаждают поверхность Земли. Концентрации оксида сульфида (SOx) и NOx, которые могут образовывать аэрозоли, росли со времени промышленной революции середины 18 века до 1980 года, вызывая серьезное загрязнение воздуха в 1970-х и 1980-х годах.
Но правила, введенные Соединенными Штатами, европейскими странами и другими развитыми странами, привели к сокращению выбросов SOx и NOx с 1990-х годов. При этом выбросы в странах с развивающейся экономикой, таких как Китай и Индия, пока остаются высокими.
Команда, включающая Ёсинори Иидзуку из Университета Хоккайдо, пробурила 90-метровый ледяной керн из Купола Юго-Восточной Гренландии, купола ледяного щита в Гренландии, который использовался для исследования отложений атмосферного аэрозоля в ледяных кернах с 1957 по 2014 год. Образец керна хранился в замороженном виде, поскольку в 2015 году его перевезли в холодильную камеру университетского Института низкотемпературных наук. Анализ ледяного керна начался в следующем году с его расплавления для измерения концентрации ионов, таких как сульфат и нитрат.
В предыдущем исследовании команде удалось определить точный возраст ледяных кернов за шесть десятилетий с точностью до нескольких месяцев. В исследовании, опубликованном в Journal of Geophysical Research: Atmospheres, они предложили метод датирования, основанный на сопоставлении вариаций изотопов кислорода между записями ледяных кернов и моделированием с использованием климатических моделей с поддержкой изотопов, близкое сходство которых позволило точно определить возраст.
В настоящем исследовании, опубликованном в том же журнале, ученые сравнили потоки сульфатов и нитратов в ледяном керне за четыре десятилетия с выбросами SOx и NOx в воздух.
Чтобы исследовать источники химических веществ, сохранившихся в ледяном керне, пути переноса воздушных масс были проанализированы с использованием метода, называемого анализом обратной траектории. Результаты показали, что самый высокий процент воздушных масс приходится на Северную Америку, в то время как более низкий, но все же высокий процент приходится на Европу и Россию. Исследователи умножили выбросы NOx и SOx в каждом регионе на вклад его воздушной массы, чтобы рассчитать объемы NOx и SOx, которые достигли Купола Юго-Восточной Гренландии.
Результаты показали, что поток сульфатов отражает историю снижения выбросов SOx из соседних стран, в основном из Соединенных Штатов, откуда, по мнению исследователей, исходят выбросы. Напротив, десятилетняя тенденция потока нитратов отличалась от тенденции выбросов NOx, которые снижались с 1970-х или 1980-х годов. Поток нитратов в ледяном керне достиг своего пика в 1990-х годах, и уровни в 21-м веке остались выше, чем в период с 1960-х по 1980-е годы, несмотря на усилия Соединенных Штатов и европейских стран по сокращению выбросов..
Хотя причина этого несоответствия остается загадкой, команда изучает сложные химические изменения с участием NOx, которые происходят во время атмосферного переноса, как возможную причину. Команда планирует провести дальнейшие исследования по этой теме, а также оценить другие химические вещества, сохранившиеся в ледяном керне.