В мегаполисах по всей Европе постоянно нарушаются предельно допустимые значения оксида азота. Было непросто определить, какой вклад в выбросы вносит каждый загрязнитель. До сих пор уровни выбросов в основном рассчитывались путем сбора данных о выбросах в лабораторных испытательных установках и их последующей экстраполяции в моделях. Однако количество загрязняющих веществ, выбрасываемых транспортными средствами ежедневно, зависит от множества факторов, например, от индивидуального стиля вождения. Недавний скандал с дизельными двигателями показал, например, что измерения на стендах для испытаний двигателей, основанные на Новом европейском ездовом цикле (NEDC) или аналогичных процедурах испытаний на выбросы, могут быть весьма неопределенными для прогнозирования фактического воздействия на окружающую среду. Недавно было опубликовано большое количество новых исследований, предполагающих, что уровни выбросов от испытательных стендов должны быть скорректированы в сторону увеличения.
Агентства по охране окружающей среды и здравоохранению основывают свою деятельность по управлению загрязнением воздуха на моделях атмосферы, которые основаны на этих экспериментальных данных, полученных на испытательных объектах. Хотя в течение некоторого времени существовали некоторые сомнения в отношении выбросов оксидов азота, ученым не хватало технологии для измерения фактического количества выбрасываемых загрязняющих веществ в конкретной области и определения их общей силы источника. Группа физиков во главе с Томасом Карлом из Института атмосферных и криосферных наук Университета Инсбрука осуществила именно этот процесс в центре Инсбрука, Австрия.
Фактические выбросы оксидов азота в четыре раза выше
Исследователи из Инсбрука используют специальный метод измерения - так называемый метод вихревой ковариации - для непрерывного мониторинга концентрации газовых примесей в воздухе, что позволяет им определять выбросы в городской местности. «Мы постоянно измеряем концентрацию углекислого газа, оксида азота и летучих органических соединений в нашей городской обсерватории в Инсбруке. Мы записываем 36 000 точек данных в час», - объясняет Карл. Используя статистические методы, ученые делают вывод о выбросах из этих данных в радиусе примерно одного километра от места измерения. Анализ данных трехмесячной кампании измерений, которая проводилась в 2015 году и теперь опубликована в Scientific Reports, показывает два основных источника концентраций оксидов азота в воздухе Инсбрука: дорожное движение и сжигание в жилых помещениях, при этом на дорожное движение приходится более 80 % выбросов оксидов азота в окрестностях испытательной станции в университете. Большая часть выбросов приходится на автомобили с дизельным двигателем. «Этот результат является относительно репрезентативным для всего города», - говорит Карл, указывая на далеко идущую актуальность результатов: «Даже более новые модели атмосферы основаны на инвентаризации выбросов, которые занижают уровни выбросов оксидов азота до четырех раз». Фактические уровни выбросов оксидов азота могут быть в четыре раза выше, чем прогнозируется в некоторых моделях.
Выследить главного загрязнителя
Окись азота токсична в более высоких концентрациях и классифицируется как опасный загрязнитель воздуха. Кроме того, он способствует образованию приземного озона. Регулятивные пороги предназначены для ограничения выбросов. Однако, например, в Инсбруке средний уровень оксида азота в 36 раз превышает новый стандарт регулирования выбросов, изложенный в Законе о чистом воздухе США. Из-за высокого уровня оксидов азота на автомагистралях долины Инн и перевала Бреннер уже введены запреты на вождение и ограничения скорости в соответствии с Австрийским законом об охране чистого воздуха (IG-L). Целью настоящего исследования является более детальное определение основных загрязнителей выбросов оксидов азота. Будущая цель тирольских ученых состоит в том, чтобы использовать свою установку для исследования влияния автомагистрали в долине Нижнего Инна, распространить свои измерения в Инсбруке на зимние месяцы и изучить влияние сельскохозяйственной деятельности. Кроме того, исследователь воздуха Карл хочет установить более длинные серии измерений». Важным шагом на пути к этой цели является создание Инсбрукской атмосферной обсерватории (IAO), которая в настоящее время строится в кампусе Иннрайн. Его будут использовать различные исследовательские группы Университета Инсбрука.