22.02.2019

Szybka redukcja zanieczyszczeń powietrza w Chinach zmienia chemię atmosfery

Chiński rząd w 2013 r. ogłosił walkę z zanieczyszczeniem powietrza i rozpoczął wdrażanie rygorystycznych przepisów obniżających emisję drobnego pyłu zawieszonego. W ciągu pięciu lat stężenie pyłu PM 2,5 we wschodnich Chinach spadło prawie o 40 procent. Pojawił się jednak niespodziewany efekt uboczny.

Liczba stacji monitorowania jakości powietrza w całym kraju wzrosła do ponad 1000, zbierając niespotykane dotąd ilości danych. Analizując zebrane informacje, naukowcy z Wydziału Nauk Technicznych i Nauk Stosowanych im. Johna A. Paulsona (SEAS) oraz Nanjing University of Information Science & Technology (NUIST) doszli do zaskakujących wniosków. Odkryto, że gdy spada zanieczyszczenie pyłem PM 2.5, to wzrasta koncentracja ozonu.

Czym jest ozon?

Ozon to odmiana alotropowa tlenu. Cząsteczka tlenu zawiera dwa atomy tego pierwiastka, w skład cząsteczki ozonu wchodzą trzy atomy tlenu. Naturalnie występuje w górnych warstwach atmosfery, spełniając niezwykle pożyteczną rolę – mimo, że jego koncentracja jest niezwykle mała, absorbuje dużą część pochodzącego ze Słońca promieniowania nadfioletowego (UV).

Ozon jest niezwykle reaktywnym i silnym utleniaczem. Jest silnie szkodliwy dla organizmów żywych, ponieważ gwałtownie reaguje ze związkami organicznymi, przy okazji się rozkładając do zwykłego tlenu. Z tych własności korzysta się używając ozonu do dezynfekcji wody, która jest jego podstawowym zastosowaniem.

Cywilizacja wytworzyła jednak do nowy mechanizm powstawania ozonu, będącego składnikiem smogu fotochemicznego, zwanego również smogiem typu Los Angeles. Ten tzw. ozon troposferyczny powstaje przy mocnym nasłonecznieniu i w wysokiej temperaturze. Szkodliwy gaz jest produktem szeregu reakcji fotochemicznych z udziałem tlenków azotu i węglowodorów, czyli zanieczyszczeń z transportu. Dlatego najwięcej jest go w słonecznych i gorących wielkich miastach, jak właśnie Los Angeles. Ozon w smogu był przedmiotem wielu badań już na początku lat 50.[1]

Więcej ozonu

W trakcie swoich badań naukowcy z SEAS i NUIST odkryli, że unoszące się w powietrzu cząstki pyłu intensywnie wychwytują wolne rodniki, potrzebne do generowania ozonu.

„W chińskich miastach było tak dużo pyłu zawieszonego, że hamowało to wytwarzanie ozonu” – powiedział Daniel Jacob, profesor fizyki atmosfery i inżynierii środowiska oraz współautor  badania. „Ale szybki spadek poziomu PM 2,5 radykalnie zmienił chemię atmosfery, pozostawiając więcej wolnych rodników do generowania ozonu… Nie zaobserwowaliśmy tego w żadnym innym miejscu, ponieważ żaden inny kraj nie przeprowadził procesu redukcji PM2,5 tak szybko. Chinom zajęło to zaledwie 4 lata, USA ponad 30” – wyjaśniał Jacob.

„Ponieważ poziom PM 2.5 będzie nadal spadać, zanieczyszczenie ozonem będzie wzrastało” – dodał doktor Ke Li z SEAS, pierwszy autor badania.

„Wyniki tego badania sugerują, że potrzebne są dodatkowe wysiłki, aby zmniejszyć emisję tlenków azotu, tak by powstrzymać zanieczyszczenie ozonem” – dodał profesor Hong Liao z NUIST, współautor badań[2].

[1] http://www.gios.gov.pl/pl/aktualnosci/344-ozon-dobry-i-zly

[2] https://www.sciencedaily.com/releases/2019/01/190102140749.htm