Неожиданные выбросы лесных пожаров влияют на качество воздуха во всем мире

Неожиданные выбросы лесных пожаров влияют на качество воздуха во всем мире

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 – резко повышается до уровней, значительно превышающих ожидаемые учеными, что приводит к увеличению загрязнения озоном и ухудшению качества воздуха, согласно новому исследованию, проведенному Университетом Колорадо в Боулдере и Бельгийский институт космической аэрономии.

«Мы обнаружили, что уровни азотистой кислоты в шлейфах лесных пожаров во всем мире в два-четыре раза выше, чем ожидалось», – сказал Райнер Волкамер, сотрудник CIRES, профессор химии в CU Boulder и соавтор исследования Nature Geoscience . «Это химическое вещество может в конечном итоге вызвать образование озонового загрязнения, наносящего ущерб легким и растениям, с подветренной стороны от пожаров».

Азотистая кислота в дыме лесных пожаров ускоряет образование окислителя, гидроксильного радикала или ОН. Неожиданно, по оценкам команды, азотистая кислота была ответственна за около 60 процентов образования OH в шлейфах дыма во всем мире – на сегодняшний день это главный предшественник OH в свежих шлейфах огня. Таким образом, гидроксильный радикал может разлагать парниковые газы, а также ускорять химическое производство озонового загрязнения – в некоторых местах на целых 7 частей на миллиард. Этого достаточно, чтобы уровень озона превысил регламентированный уровень (например, 70 частей на миллиард в США).

«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, окислителей и изменяет аэрозоли в дыме лесных пожаров», – сказал Волкамер.

Азотистая кислота, хотя и присутствует в большом количестве после пожара, быстро разлагается на солнце, и поэтому ее чрезвычайно трудно изучать в глобальном масштабе. Таким образом, команда CU Boulder работала с европейскими коллегами, чтобы объединить два набора данных: 1) глобальные измерения с помощью спутникового прибора TROPOMI, наблюдавшего азотистую кислоту в шлейфах лесных пожаров по всему миру, и 2) пользовательские приборы, использованные на самолетах во время исследования пожаров в 2018 г. Тихоокеанский Северо-Запад во время кампании BB-FLUX. Примечательно, что команда смогла сравнить почти одновременные измерения, сделанные в течение нескольких минут спутником, смотрящим вниз на шлейф, и бортовым прибором, смотрящим на тот же шлейф снизу.

«Слава пилотам и всей команде за активное решение этой фундаментальной проблемы отбора проб», – сказал Волкамер. «Одновременные измерения, проведенные в разных временных и пространственных масштабах, помогли нам понять и использовать первые глобальные измерения азотистой кислоты нашими бельгийскими коллегами». Получив новое сравнение, Волкамер и его коллеги, включая Николаса Тейса, ведущего автора исследования из BIRA, могли затем тщательно изучить спутниковые данные о большом количестве лесных пожаров во всех основных экосистемах по всей планете, чтобы оценить выбросы азотистой кислоты.

Уровень химического вещества постоянно превышает ожидаемый везде, но уровни различаются в зависимости от ландшафта. «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», – сказал 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 людей на больших расстояниях, как мы недавно наблюдаем в результате бушующих в западных Соединенных Штатах пожаров, которые влияют на качество воздуха на восточном побережье», – сказал Волкамер. «Наши результаты показывают, что в этом дыме химически очень активен, и помогает нам лучше отслеживать, поскольку фотохимия быстро изменяет выбросы с подветренной стороны».


Источник истории:

Материалы предоставлены Университетом Колорадо в Боулдере . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.


Ссылка на журнал :

  1. Н. Тейс, Р. Волкамер, Ж.-Ф. Мюллер, К. Дж. Зарзана, Н. Килле, Л. Кларисс, И. Де Смедт, К. Леро, Х. Финкенцеллер, Ф. Хендрик, Т. К. Кениг, К. Ф. Ли, К. Ноте, Х. Ю, М. Ван Рузендал. Глобальные выбросы азотистой кислоты и уровни региональных окислителей увеличиваются из-за лесных пожаров . Nature Geoscience , 2020; DOI: 10.1038 / s41561-020-0637-7