В лабораторных исследованиях лесных пожаров азотистая кислота кажется второстепенным действующим лицом, часто недостаточно представленным в атмосферных моделях. Но в реальной атмосфере, во время лесных пожаров, это химическое вещество играет ведущую роль — оно резко повышается до критических и непредсказуемых уровней. Это приводит к увеличению загрязнения озоном и ухудшению качества воздуха, согласно новому исследованию, проведенному Университетом Колорадо в Боулдере (CU Boulder) и Бельгийским институтом космической аэрономии (Royal Belgian Institute for Space Aeronomy). Результаты публикует журнал Nature Geoscience.
«Мы обнаружили, что уровни азотистой кислоты в шлейфах лесных пожаров во всем мире сейчас в два-четыре раза выше, чем ожидалось, — заявил Райнер Волкамер, научный сотрудник CIRES (Кооперативный институт исследований в области наук об окружающей среде), профессор химии в CU Boulder и соавтор исследования. — Это химическое вещество может в конечном итоге вызвать образование озонового загрязнения с подветренной стороны от пожаров. Оно наносит ущерб легким человека, животных и всем растениям». Ранее уже сообщалось, что дым от лесных пожаров в США достиг Европы.
Азотистая кислота в дыме лесных пожаров ускоряет образование окислителя, гидроксильного радикала или ОН. По оценкам группы, азотистая кислота была ответственна за 60% образования OH в шлейфах дыма во всем мире — это, безусловно, главный предшественник гидроксильного радикала в свежих шлейфах огня. Таким образом, OH может разлагать парниковые газы, а также ускорять химическое производство озонового загрязнения — в некоторых местах до 7 частей озона на миллиард. Этого достаточно, чтобы уровень озона превысил регламентированный уровень в США и Европе.
«Размер пожара и условия горения в реальном мире показывают более высокое содержание азотистой кислоты, чем в настоящее время может быть объяснено на основе лабораторных данных, и эта добавленная азотистая кислота ускоряет химический процесс с образованием озона», — объясняет Волкамер.
Азотистая кислота хотя и присутствует в большом количестве после лесных пожаров, быстро разлагается на солнце, и поэтому ее чрезвычайно трудно изучать. Команда CU Boulder работала с европейскими коллегами, чтобы объединить два набора данных:
- Глобальные измерения с помощью спутникового прибора TROPOMI, наблюдавшего азотистую кислоту в шлейфах лесных пожаров по всему миру;
- Специальные приборы, использованные на самолетах во время исследования пожаров в 2018 году. Тихоокеанский северо-запад во время кампании BB-FLUX.
«Одновременные измерения, проведенные в разных временных и пространственных масштабах, помогли нам понять и использовать первые глобальные измерения азотистой кислоты нашими бельгийскими коллегами» — заявил Волкамер. Располагая новыми данными, Волкамер и его коллеги, включая Николаса Тейса, ведущего автора исследования из BIRA, могли тщательно изучить спутниковые данные о большом количестве лесных пожаров во всех основных экосистемах по всей планете, чтобы оценить выбросы азотистой кислоты.
«Выбросы азотистой кислоты по сравнению с другими газами, участвующими в образовании озона, варьируются в зависимости от экосистемы, с самыми низкими в саваннах и лугах и самыми высокими во внетропических вечнозеленых лесах», — объясняет Кайл Зарзана, ученый-химик из CU Boulder, который руководил развертыванием приборов для измерений с самолетов и соавтор новой статьи.
«Дым от лесных пожаров содержит множество газовых примесей и аэрозолей, которые негативно влияют на видимость и здоровье населения на больших расстояниях, как мы наблюдаем в результате бушующих на западе США пожаров, которые влияют на качество воздуха и на восточном побережье. Наши результаты показывают, что этот дым является химически очень активным ингредиентом, и помогает нам лучше отслеживать, поскольку фотохимия быстро изменяет выбросы с подветренной стороны», — заключают ученые.
Читать также
В эпоху экосистем: как ИТ-гиганты превращаются в интерфейсы нашего быта
Ледник «Судного дня» оказался опаснее, чем думали ученые. Рассказываем главное