Новый взгляд на то, как загрязняющие вещества проникают в атмосферу, увеличил в четыре раза оценку глобального риска рака легких от загрязнителя, вызванного сжиганием, до уровня, который теперь вдвое превышает допустимый предел, рекомендованный Всемирной организацией здравоохранения.
Выводы, опубликованные на этой неделе в онлайн-издании Proceedings of the National Academy of Sciences Early Edition, показали, что крошечные плавающие частицы могут становиться полутвердыми вокруг загрязняющих веществ, что позволяет им существовать дольше и перемещаться намного дальше, чем предыдущие глобальные исследования. предсказаны климатические модели.
Ученые заявили, что новые оценки более точно соответствуют фактическим измерениям загрязняющих веществ в более чем 300 городских и сельских районах.
Исследование было проведено учеными из Орегонского государственного университета, Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Департамента энергетики (PNNL) и Пекинского университета. Исследование в основном поддерживалось PNNL.
«Мы разработали и внедрили новые подходы к моделированию, основанные на лабораторных измерениях, включая защиту от токсичных веществ органическими аэрозолями в модели глобального климата, что привело к значительному улучшению прогнозов модели», - сказал климатолог PNNL и ведущий автор Маниш Шривастава..
"Эта работа объединяет теорию, лабораторные эксперименты и полевые наблюдения, чтобы показать, как вязкие органические аэрозоли могут в значительной степени повысить глобальное воздействие токсичных частиц на человека, защищая их от химического разложения в атмосфере."
Загрязнители от сжигания ископаемого топлива, лесных пожаров и потребления биотоплива включают химические вещества, загрязняющие воздух, известные как полициклические ароматические углеводороды или ПАУ. В Соединенных Штатах Агентство по охране окружающей среды идентифицировало несколько ПАУ как агенты, вызывающие рак.
Но ПАУ было трудно представить в прошлых климатических моделях. Моделирование процесса их разложения не соответствует количеству ПАУ, которое фактически измерено в окружающей среде.
Чтобы более внимательно изучить, как далеко ПАУ могут перемещаться при езде в защищенном вязком аэрозоле, исследователи сравнили цифры новой модели с концентрациями ПАУ, фактически измеренными учеными Университета штата Орегон на вершине горы Бакалавр в центральном штате Орегон. Каскадный диапазон.
"Наша команда обнаружила, что прогнозы с новыми экранированными моделями ПАУ пришлись на концентрации, аналогичные тем, которые мы измерили в горах", - сказала Стейси Симонич, токсиколог и химик из Колледжа сельскохозяйственных наук и Колледжа сельскохозяйственных наук. Научный сотрудник ОГУ, международный эксперт по переносу ПАУ.
"Уровень ПАУ, который мы измерили на горе Бэчелор, был в четыре раза выше, чем предсказывали предыдущие модели, и есть свидетельства того, что аэрозоли прибыли с другой стороны Тихого океана."
Эти мельчайшие частицы в воздухе образуют облака, вызывают осадки и ухудшают качество воздуха, но при этом они являются наиболее малоизученным аспектом климатической системы.
Немного сажи в своей основе, аэрозоли представляют собой крошечные шарики газов, загрязняющих веществ и других молекул, которые сливаются вокруг ядра. Многие молекулы, покрывающие ядро, называются органическими веществами. Они возникают из живой материи, такой как растительность - листья и ветки, например, или даже молекула, отвечающая за хвойный запах, доносящийся из лесов.
Другие молекулы, такие как загрязняющие ПАУ, также прилипают к аэрозолю. Исследователи долгое время считали, что ПАУ могут свободно перемещаться внутри органического покрытия аэрозоля. Эта легкость передвижения позволила ПАУ добраться до поверхности, где озон - обычное химическое вещество в атмосфере - может разрушить его.
Но понимание учеными аэрозолей изменилось за последние пять лет или около того.
Недавние эксперименты под руководством соавтора ПННЛ Аллы Зеленюк показывают, что в зависимости от условий аэрозольные покрытия могут быть достаточно вязкими. Если атмосфера прохладная и сухая, покрытие может стать вязким, как смола, задерживая ПАУ и другие химические вещества. Предотвращая их движение, вязкое покрытие защищает ПАУ от разложения.
Исследователи разработали новый способ представления ПАУ в модели глобального климата и использовали его для моделирования концентраций ПАУ в период с 2008 по 2010 год. В частности, они изучили один из самых канцерогенных ПАУ, называемый БаП. Моделирование сравнивали с данными из 69 сельских и 294 городских районов по всему миру и показали, что прогнозы для экранированных ПАУ были намного точнее, чем для предыдущих, неэкранированных..
Ученые также проанализировали, как далеко могут перемещаться защищенные ПАУ, используя как старые, так и новые модели. Во всех случаях экранированные ПАУ путешествовали через океаны и континенты, тогда как в предыдущей версии они почти не перемещались из страны своего происхождения.
Чтобы изучить влияние ПАУ, путешествующих по всему миру, на здоровье человека, Шривастава объединил глобальную климатическую модель, используя либо экранированный сценарий ПАУ, либо предыдущий неэкранированный сценарий, с моделью оценки риска рака на протяжении жизни, разработанной соавторами Huizhong. Шэнь и Шу Тао, оба тогда учились в Пекинском университете.
В глобальном масштабе предыдущая модель предсказывала половину случаев смерти от рака на каждые 100 000 человек, что составляет половину предела, установленного Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) для воздействия ПАУ. Но с использованием новой модели, которая показала, что экранированные ПАУ на самом деле перемещаются на большие расстояния, глобальный риск был в четыре раза выше, или две смерти от рака на 100 000 человек, что превышает стандарты ВОЗ..
Правила ВОЗ не были превышены везде. Он был выше в Китае и Индии и ниже в США и Западной Европе. Степень защиты над тропиками также была намного ниже по сравнению со средними и высокими широтами. По мере того, как аэрозоли пересекали теплые и влажные тропики, озон мог получить доступ к ПАУ и окислить их.
«Мы не знаем, какое влияние большее количество продуктов окисления ПАУ над тропиками будет иметь для будущих оценок риска для здоровья человека или окружающей среды», - сказал Шривастава. «Нам необходимо лучше понять, как экранирование ПАУ зависит от сложности состава аэрозоля, химического старения аэрозолей в атмосфере, температуры и относительной влажности. Сначала я был удивлен, увидев столько окисления над тропиками."