В начале 2013 года китайское правительство объявило войну загрязнению воздуха и начало вводить строгие меры по регулированию выбросов мелких твердых частиц, загрязнителя, известного как PM 2.5. Города ограничили количество автомобилей на дорогах, угольные электростанции сократили выбросы или были закрыты и заменены на природный газ. В течение пяти лет ПМ 2.5 концентрации в восточном Китае упали почти на 40 процентов.
Количество станций мониторинга качества воздуха по всей стране выросло до более чем 1000, собирая беспрецедентные объемы экологических данных. Проанализировав эти данные, исследователи из Школы инженерии и прикладных наук Джона А. Полсона (SEAS) и Нанкинского университета информационных наук и технологий (NUIST) обнаружили нечто удивительное: в то время как загрязнение PM 2,5 снижается, вредный приземный озон загрязнение окружающей среды растет, особенно в крупных городах.
Как оказалось, когда дело доходит до войны с загрязнением воздуха, химия - грозный враг.
Озон является основным компонентом смога и изучается с тех пор, как он начал задыхаться в городах США в начале 1950-х годов. «Озон образуется в результате ряда химических реакций, начиная с окисления летучих органических соединений (ЛОС). В ходе этой реакции образуются химические радикалы, которые запускают реакции между оксидами азота (NOx) и ЛОС с образованием озона в присутствии солнечного света. И NOx, и ЛОС выбрасываются при сжигании ископаемого топлива, а ЛОС также могут выбрасываться из промышленных источников.
Исследователи из SEAS и NUIST обнаружили, что твердые частицы действуют как губка для радикалов, необходимых для образования озонового загрязнения, всасывая их и предотвращая образование озона.
«В китайских городах было так много твердых частиц, что это остановило производство озона», - сказал Дэниел Джейкоб, профессор химии атмосферы и инженерии окружающей среды семьи Васко Маккой, а также соавтор исследования.
Но быстрое сокращение PM 2.5 резко изменило химический состав атмосферы, оставив больше радикалов для производства озона.
«Мы не наблюдали такого больше нигде, потому что ни одна другая страна не предприняла таких быстрых шагов по сокращению выбросов твердых частиц», - сказал Джейкоб. «Китаю понадобилось четыре года, чтобы сделать то, что в США потребовалось 30 лет».
Несмотря на это быстрое сокращение, Китаю еще предстоит пройти долгий путь для достижения своих целей в области качества воздуха.
«Поскольку уровни PM 2,5 продолжают падать, уровень озона будет ухудшаться», - сказал Ке Ли, научный сотрудник SEAS и первый автор исследования.
«Результаты этого исследования показывают, что необходимы дополнительные усилия для сокращения выбросов NOx и летучих органических соединений, чтобы остановить волну загрязнения озоном», - сказал профессор Хун Ляо из NUIST, который является соавтором этой работы.