В новом исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), исследователи из Инсбрука, Австрия, представили первый в мире химический отпечаток городских источников выбросов летучих органических соединений (ЛОС). Соответственно, в Европе действует стратегия сокращения выбросов органических растворителей. В то же время данные свидетельствуют о том, что общее количество антропогенных ЛОС в мире, вероятно, будет значительно выше, чем предполагалось ранее.
В северном полушарии примерно половина летучих органических соединений (ЛОС) образуется как из искусственных, так и из природных источников. В городах доля выбросов от транспорта, ресторанов, растворителей и курения значительно выше. Однако до сих пор количественные утверждения об их уровне были довольно расплывчатыми. Используя сложный метод измерения, исследователи под руководством Томаса Карла и Георга Вольфарта из Университета Инсбрука впервые получили химический отпечаток городских источников выбросов ЛОС. С июля по октябрь 2015 года ученые измерили большое количество летучих органических соединений в кампусе недалеко от центра Инсбрука. Используя статистические методы, они смогли сделать выводы об отдельных источниках выбросов из данных измерений. Это стало возможным благодаря тому, что для определения концентрации газовых примесей в зависимости от направления воздушного потока используется так называемый метод вихревой ковариации. В качестве электронного детектора использовался специальный масс-спектрометр реакции с переносом протона, разработанный дочерней компанией университета Ionicon Analytics, который может обнаруживать следовые количества газов в очень низких концентрациях.
Значительно больше летучих органических соединений, чем ожидалось
В течение примерно 15 лет ЕС регулирует летучие органические соединения из органических растворителей в красках и лаках с помощью правовых мер. С тех пор многие из этих токсичных растворителей были заменены более экологически безопасными водорастворимыми веществами. Это изменение теперь также можно увидеть в данных, измеренных в Инсбруке. «Мы находим меньшее количество таких соединений, как бензол или толуол», - говорит исследователь Томас Карл из Департамента атмосферных и криосферных наук. «С другой стороны, водорастворимые вещества гораздо более распространены. Они менее реакционноспособны, что может оказать положительное влияние на образование приземного озона». Однако некоторые из этих насыщенных кислородом компонентов могут образовывать вторичные органические аэрозоли и, таким образом, способствовать образованию твердых частиц. Однако на данный момент неясно, как это количество соотносится с первичными источниками городского аэрозоля. Данные Инсбрука также показывают, что из-за очень высокой доли кислородсодержащих соединений общий глобальный объем городских выбросов значительно занижен.«Если цифра, рассчитанная для Инсбрука, также является репрезентативной для азиатских городов, что довольно оптимистично, то это число по крайней мере удвоит глобальное число», - подчеркивает Томас Карл. Поскольку это также приведет к попаданию большего количества твердых частиц в атмосферу, что, в свою очередь, повлияет на образование облаков, возможно, потребуется соответствующим образом адаптировать региональные и глобальные климатические модели..
Косметика оставляет свой запах в воздухе
Исследователи измерили широкий спектр соединений в очень малых количествах и смогли определить отпечатки источников выбросов ЛОС в радиусе около одного километра. Поскольку многие следовые газы имеют неприятный запах, эти данные отражают характерный запах города. «В этом отношении Инсбрук - вполне обычный город, - говорит Томас Карл. «Мы находим в основном следы приготовления пищи - от обжарки кофе до жарки - и растворители, которые ассоциируются у людей с особым запахом города. Источники выбросов варьируются от пекарен до районной больницы». Ученые также были поражены, обнаружив в воздухе соединения, связанные с косметикой и моющими средствами. - говорит Томас Карл. - Мы были удивлены, что эти соединения оставляют такой характерный отпечаток в городском воздухе».
Исследование проводилось при финансовой поддержке Европейской комиссии и Австрийского научного фонда FWF.