Загрязнение воздуха провоцирует его очистку

Некоторые загрязнители воздуха могут приносить пользу, преобразуясь в соединения, которые очищают нижние слои атмосферы, считают учёные из университета Калифорнии в Сан-Диего (University of California, San Diego).

Лабораторное исследование, которое они провели, показало, что оксиды азота (общая формула для этих соединений — NOx), токсичность которых давно доказана, могут работать на пользу и очищать воздух крупных городов. Всё дело в том, что в ходе одной из реакций этих соединений образуется большое количество гидроксильных радикалов (OH.), которые очищают тропосферу — нижний слой атмосферы, в котором находится более 80% всего атмосферного воздуха.

Гидроксильные радикалы — соединения, которые в силу своей высокой реакционной способности живут недолго. Они вступают в реакции с летучими органическими веществами (ЛОВ, попадают в атмосферу с выбросами заводов, электростанций и выхлопами автомобилей) и разрушают их.

Но как всегда не обошлось без ложки дёгтя в бочке мёда: после разрушения загрязняющих атмосферу веществ побочные продукты реакции соединяются с NO и, в конечном счёте, снова образуют большое количество озона, одного из главных компонентов смога.

Воссоздав в лаборатории эти реакции, учёные пришли к выводу, что вклад их в баланс загрязнений не так мал, как считалось ранее. Как отмечается в пресс-релизе университета, помогли им в этом новые очень точные лазерные установки.

Ранее за аналогичное исследование взялись в 1997 году специалисты из института химии Макса-Планка (Max-Planck-Institut für Chemie) в Майнце. Тогда они определили, что скорость реакции не высока.

Новый подход наглядно продемонстрировал, что диоксид азота под воздействием солнечного света (а именно тех лучей, что освещают небо на рассвете или закате) переходит в возбуждённое состояние, затем реагируют с водяным паром и образуют гидроксильные радикалы. Последние вступают в реакцию с ЛОВ или оксидом углерода и таким образом очищают атмосферу.

Чувствительная лабораторная лазерная установка смогла уловить мизерные количества радиации, поглощенные реагирующим веществом. Учёные прозвали свой метод “спектроскопией действия” (action spectroscopy) (фото UCSD). 

Эта реакция, возможно, равносильна по выходу реакции образования гидроксильных групп из озона.

Всё это значит, что при уменьшении выбросов NOx в воздухе резко возрастёт количество ЛОВ. Когда солнце садится за горизонт, их объём может увеличиться на 50%.

Ведущий исследователь Амитабха Синха (Amitabha Sinha) не знает, как выйти из этого порочного круга, но отмечает, что экологи обязаны учитывать реакцию образования гидроксильных радикалов из диоксида азота при создании моделей состояния атмосферы в крупных промышленных центрах и городах. Ведь каждый из них по-своему уникален, в том числе и по составу загрязнителей воздуха.

Нельзя забывать и о том, что кроме очищения атмосферы происходит дополнительная выработка озона.

Конечно, результат Синха в крупных городах может быть учтён только в определённое время суток, но всё же есть на планете полярные регионы, где солнце большинство времени висит почти над самым горизонтом. А это значит, что расхождение данных моделей и реальных измерений вполне может уменьшиться.