Отключения из-за COVID-19 не исправили загрязнение воздуха, но создали естественный эксперимент для его изучения
Пандемия COVID-19 стала не просто шоком для иммунной системы человека. Это также стало шоком для системы Земли, резко изменив качество воздуха в городах по всему миру.
Поскольку страны по всему миру изо всех сил пытались сдержать болезнь, они ввели временные отключения. В настоящее время ученые просеивают данные, собранные со спутника и на земле, чтобы понять, что этот перерыв в деятельности человека может рассказать нам об атмосферном коктейле, порождающем загрязнение городов. Большая часть этих предварительных данных была представлена на ежегодном собрании Американского геофизического союза в декабре.
Уже было известно, что деятельность людей была сокращена настолько, что это привело к резкому сокращению выбросов парниковых газов в апреле, а также уменьшению сейсмических шумов, производимых людьми (SN: 5/ 19/20; СН: 23/7/20). Однако этот спокойный период длился недолго, и к лету выбросы углекислого газа снова начали расти. В апреле 2020 года глобальные ежемесячные выбросы CO2 от ископаемого топлива сократились примерно на 17 процентов, но к концу года годовой объем выбросов CO Выбросы 2 по всему миру были всего на 7 процентов ниже, чем в 2019 году. Это сокращение было слишком коротким по сравнению с сотнями лет, в течение которых газ может оставаться в атмосфере Земли, чтобы повлиять на уровень CO2 в атмосфере планеты (SN: 07.08.20).
Но в дополнение к кратковременному сокращению выбросов парниковых газов, вызывающих потепление климата, это резкое прекращение многих видов человеческой деятельности, особенно пригородного движения, также стало беспрецедентным экспериментом для ученых по изучению сложной химии атмосферных загрязнителей в городах.. Изменяя обычную смесь загрязняющих веществ, витающих над городами, отключения могут помочь ученым лучше понять еще одно давнее несчастье для здоровья человека: плохое качество воздуха во многих городах..
Это не означает, что у пандемии есть и положительная сторона, говорит Джессика Гилман, тропосферный химик из Национального управления океанических и атмосферных исследований в Боулдере, штат Колорадо. «Несчастье не является решением наших глобальных экологических проблем.”
Но теперь есть множество данных из городов по всему миру о том, как пандемия изменила региональные или местные концентрации прекурсоров озона, основного компонента смога. Эти прекурсоры включают оксиды азота и летучие органические соединения, образующиеся в результате дорожного движения, а также метан, производимый нефтегазовой промышленностью. С помощью спутников ученые также могут оценить, как изменились уровни этих загрязняющих веществ по всему миру.
Построение глобальной картины измененного городского загрязнения - непростая задача. Исследователи обнаружили, что влияние пандемии на уровни различных загрязняющих веществ было весьма региональным, на него повлияли различия в ветре и дожде, а также фотохимические взаимодействия с солнечным светом, интенсивность которых также меняется в зависимости от сезона.
Это резкое разнообразие региональных эффектов было очевидно, например, в различных уровнях озона после пандемии в Денвере и Нью-Йорке. Газы оксида азота, образующиеся в результате дорожного движения, являются мощным предшественником повышенного уровня озона в городах, который может повредить легкие и вызвать респираторные заболевания. Соединенные Штаты добились успехов в сокращении выбросов этих газов за последние несколько десятилетий, но соответствующего снижения уровня озона не произошло, сообщил на встрече 9 декабря Дэн Джаффе, химик-эколог из Вашингтонского университета Ботелла.
Отключения дали исследователям некоторое представление о том, почему, говорит Джаффе. С 15 марта по 23 июля в Нью-Йорке уровень диоксида азота, одного из нескольких газообразных оксидов азота, снизился на 21% по сравнению с уровнями 2019 года. Исследователи обнаружили, что хотя в весенние месяцы отключения были более строгими, оказалось, что сокращение выбросов диоксида азота в летнее время наиболее тесно связано с изменением уровня озона в городе. «Мы наблюдаем очень сильное снижение содержания озона в летнее время в этом году», - сказал Джаффе на встрече со ссылкой на неопубликованные данные.
Это потому, что в летние месяцы тепло и солнечный свет вступают в реакцию с газами-предшественниками в атмосфере, такими как диоксид азота, создавая токсичный коктейль. По словам Джаффе, такое понимание может быть благом для политиков в непандемический год, предполагая, что регулирование выбросов оксида азота должно быть в большей степени сосредоточено на лете. «Это действительно хорошее доказательство того, что NOx сокращения, продолжавшиеся до июля 2020 года, оказали важное влияние.”
В Денвере, однако, озоновый слой не падал так последовательно - возможно, потому, что к концу лета на западе США начали бушевать лесные пожары (SN: 21.12.20). Пожары производят оксиды азота, окись углерода и мелкие частицы, которые также могут способствовать увеличению содержания озона в приземном слое.
«В разных городах существуют разные схемы», - говорит Джаффе. «Есть много факторов, которые нужно решить, и много работы, которую нужно проделать». Вооружившись огромным количеством новых данных за 2020 год, ученые надеются продвинуться вперед.