Неравномерная очистка воздуха может иметь нежелательный побочный эффект
На протяжении десятилетий в крупных городах США проводились программы по сокращению загрязнения воздуха, в основным нацеленные на оксид азота и углеводороды. Оксид азота представляет собой соединение азота и кислорода, попадающих в воздух от двигателей, особенно с дизельным топливом, и с угольных электростанций. Углеводороды представляют собой семейство молекул, состоящих из соединения водорода и углерода. Эти молекулы выделяются из многих источников, включая автомобили с бензиновым двигателем, грузовики, растворители, очистители, используемые как дома, так и в промышленности, и даже деревья.
Один из способов отследить изменения темпов выбросов оксидов азота и углеводородов — изучить соотношения уровней неметановых атмосферных углеводородов и уровней оксида азота (метан, мощный парниковый газ, отслеживается отдельно). С 1987 и 1997 годов этот коэффициент снизился в два раза.
Старые автомобили были убраны с улиц в пользу более экологичных новых, а дизельные грузовики были модернизированы или заменены. В результате за последнее десятилетие количество оксида азота в воздухе Лос-Анджелеса сократилось наполовину.
Выбросы углеводородов тоже удалось сократить, но это сокращение происходит медленнее. Углеводороды поступают из разных источников, что делает борьбу с ними более сложной. Например, эти соединения испускаются двухтактными двигателями, используемыми в листовых воздухонагревателях и газонокосилках, — оборудование, которое остается в эксплуатации дольше, чем автомобили, и подлежит меньшему контролю.
Резкое падение уровня оксида азота по сравнению с более медленным снижением содержания углеводородов имеет важное значение: согласно новому исследованию, проведенному Полем Вэнбергом из Калтеха и Хенриком Кьергаардом из Университета Копенгагена, этот дисбаланс может приводить к образованию химических веществ, называемых органическими гидропероксидами.
Органические гидропероксиды уже существуют в природе. В сельских районах и в других регионах, где нет большого количества выхлопных газов и, следовательно, уровень оксида азота чрезвычайно низок, молекулы могут образовываться, когда деревья испускают летучие органические соединения, которые затем взаимодействуют с солнечным светом.
Однако команда, возглавляемая Вэнбергом, обнаружила, что существует еще один химический способ образования органических гидропероксидов при уровнях оксида азота, значительно выше, чем в атмосфере малонаселенных регионов. «Эту химию не отражает ни одна из моделей взаимодействия окиси азота и углеводородов», — говорят ученые.
Примечательно, что концентрации атмосферного азота в Лос-Анджелесе и в городских районах по всей стране теперь снижаются до уровня, при котором происходит этот процесс, называемый газофазным автоокислением.
Газофазное автоокисление происходит, когда молекул оксида азота недостаточно для их взаимодействия с углеводородами. В результате молекулы углеводорода реагируют сами с собой. Такое автоокисление наблюдалось и в других условиях — например, этот процесс может образовывать раздражающие кожу органические гидропероксиды в некоторых косметических продуктах, которые испортились, а также портит вино и масло. Исследователи полагали, что он не может происходить в атмосфере, учитывая текущие концентрации оксида азота в городах. Однако Вэнберг и его коллеги нашли обратное.
«Ожидается, что концентрации оксида азота уменьшатся еще вдове в течение следующих пяти-семи лет, а значит, в городских районах будет все больше органических гидропероксидов. Известно, что в воздухе они образуют частицы — аэрозоли. Проблема в том, что мы не видели больших концентраций гидропероксидов в густонаселенных районах, поэтому мы не знаем, как их образование повлияет на общественное здравоохранение. Но, как правило, дыхание в присутствии частиц приносит нам вред», — говорит Вэнберг.
Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.