Частицы сажи от масляных и дровяных отопительных систем, а также дорожного движения могут загрязнять воздух в Европе в гораздо больших масштабах, чем предполагалось ранее. К такому выводу пришли исследователи из Института тропосферных исследований им. Лейбница (TROPOS) в ходе кампании по измерениям в Тюрингенском лесу в Германии. Оценка источников показала, что около половины частиц сажи поступило из близлежащих районов, а другая половина - с дальних расстояний. С точки зрения исследователей, это подчеркивает необходимость дальнейшего сокращения выбросов сажи, вредной для здоровья и климата, поскольку углеродсодержащие частицы по-прежнему вносят свой вклад в опасность для здоровья и потепление климата даже на расстоянии в несколько сотен километров.
Результаты были опубликованы в журнале Atmospheric Chemistry and Physics (ACP), журнале с открытым доступом Европейского союза наук о Земле (EGU).
Аэрозольные частицы в атмосфере влияют на глобальный климат, здоровье человека и экосистемы. Химический состав атмосферных частиц в данном месте зависит не только от местной окружающей среды и источников, но также зависит от истории попадания частиц в место отбора проб. Во время транспортировки так называемые процессы старения не только изменяют химический состав частиц, но также влияют на их физические свойства (например, распределение по размерам, летучесть, гигроскопичность, активность облачных ядер конденсации (ОЯК) и оптические свойства). Таким образом, нагрузка в данном месте представляет собой сложную смесь различных источников в сочетании со сложным процессом преобразования. В общей массе частиц преобладают углеродсодержащие аэрозольные частицы, состоящие из большого числа химических видов и их можно разделить на органический аэрозоль (ОА) и черный углерод (ЧУ). Черный углерод связан с первичными выбросами в результате процессов горения из антропогенных источников (автомобиль, домашнее отопление и промышленность) или биогенных источников (например, лесные пожары). На химический состав аэрозольных частиц влияют не только местные источники. Дальний перенос также влияет на химический состав аэрозольных частиц через происхождение воздушных масс.
В сентябре/октябре 2010 г. в Тюрингии были проведены обширные измерения в рамках эксперимента «Облака холмов Тюрингия 2010» (HCCT-2010). В опубликованном анализе изучался химический состав аэрозольных частиц и различные источники углеродсодержащих частиц, которые достигли места измерения недалеко от деревни Гольдлаутер в Тюрингенском лесу, Германия. В то время в измерениях в центре Германии участвовало в общей сложности около 50 исследователей облаков из Германии, Франции, Англии и США. Оценка и химический анализ обширных образцов потребовали очень много времени и заняли несколько лет.«Примененный анализ данных позволил отличить локальные выбросы сажи, в которых преобладает сжигание ископаемого топлива, от сажи, переносимой с больших расстояний», - объясняет д-р Лоран Пулен из TROPOS. «Но нам помог и физический эффект: в течение своей короткой жизни частицы, содержащие сажу, растут. Чем крупнее эта частица, тем она старше и тем дольше она должна путешествовать в атмосфере». Поэтому образцы ударника были разделены на две категории: Углерод в частицах размером менее 400 нанометров является относительно молодым и поступает из местных источников. Углерод в частицах размером более 400 нанометров относительно стар и поступает из отдаленных источников. Это позволило оценить локальные выбросы сажи в 48 %, а выбросы сажи из удаленных источников в 52 %.
В другом исследовании, проведенном зимой 2016/17 г., исследователи TROPOS уже смогли оценить долю трансграничных твердых частиц: твердые частицы размерного класса PM10 от дальних перевозок из Восточной Европы составили от 44 до 62 процентов общее количество твердых частиц PM10 в сельских районах Восточной Германии, согласно исследованию, проведенному различными государственными природоохранными ведомствами. Основными источниками были выбросы при сжигании, вероятно, от систем отопления, работающих на дровах и угле. Теперь, когда исследование опубликовано, становится ясно, что даже для сажи, которая составляет лишь часть мелких твердых частиц PM10, взаимосвязь между окружающими и удаленными источниками аналогична: около половины сажи поступает из местной окружающей среды, а другая половина от междугородних перевозок по континенту.
Новые результаты подчеркивают необходимость установления общеевропейских пределов содержания сажи. Весной 2021 года парламент ЕС призвал Комиссию ЕС ввести общеевропейские стандарты для ультрадисперсных твердых частиц, сажи, ртути и аммиака, поскольку, хотя эти вещества оказывают негативное влияние на здоровье человека, они еще не регулируются ЕС по качеству воздуха. стандарты. Директива ЕС о качестве воздуха должна быть обновлена к 2022 году. Общественные консультации запланированы на осень 2021 года.
Однако сажа оказывает негативное влияние не только на здоровье человека. Становится все более очевидным, что сажа также способствует глобальному потеплению, заставляя темные частицы поглощать свет или способствовать образованию облаков. Согласно последнему отчету Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), в наших знаниях о количестве и распределении сажи в атмосфере все еще существуют большие пробелы, которые новый отчет призван сократить. МГЭИК примет и опубликует свой новый оценочный отчет («AR6 Изменение климата в 2021 году: основы физических наук») в начале августа 2021 года. Тило Арнхольд