Наукова співпраця, що вивчає можливий зв’язок між галактичними космічними променями та утворенням хмар, розкрила таємницю того, як у містах утворюється зимовий смог.

виявляє

Це співпраця CLOUD, заснована на протонній синхротроні (PS) Європейської організації з ядерних досліджень (CERN), яка використовує фізичний прискорювач високих енергій для вивчення атмосферних та кліматичних наук.

Ця співпраця відкрила новий механізм, який керує епізодами зимового смогу в містах.

Результати, опубліковані в журналі Nature, допоможуть зменшити забруднення частинками міст, яке посідає п’яте місце за факторами ризику смертності у всьому світі.

Міський смог

Смог відноситься до забруднення повітря, яке виникає в результаті взаємодії сонячного світла з певними хімічними речовинами в атмосфері.

Зимові міські епізоди смогу трапляються, коли в забрудненому повітрі утворюються нові частинки, що потрапляють в інверсію нижче температури.

Теплова інверсія виникає, коли температура і щільність повітря падають: в цей момент забруднення повітря, таке як смог, потрапляє в землю близько до землі, що шкідливо впливає на здоров'я.

Таємниця розгадана

Однак те, як шкідливі частинки встигають утворюватися і рости в цьому сильно забрудненому повітрі, було загадкою дотепер.

Однак CLOUD має спеціальну камеру, здатну імітувати різні аспекти земної атмосфери, з точним контролем умов та надзвичайно низьким рівнем забруднення.

Дані приладів для відбору проб, підключених до камери, дозволяють всебічно зрозуміти утворення частинок та їх вплив на хмари та погоду.

Іони від космічних променів можуть також впливати на утворення цих зважених частинок у газі, також відомому як аерозолі.

Роль, яку аерозолі відіграють у міських забрудненнях, можна вивчити, змінюючи інтенсивність пучка піонів (субатомних частинок) із протонного синхротрону ЦЕРНу, що проходить через камеру ХМАР.

Міське моделювання

У своєму новому дослідженні вчені змоделювали забруднені міські умови в камері та дослідили роль аміаку та азотної кислоти в атмосферних концентраціях.

У глобальних викидах аміаку переважає сільське господарство. Однак у містах наявність аміаку та азотної кислоти, яка отримується з оксидів азоту (NOx), значною мірою зумовлена ​​транспортними засобами.

"Раніше вважалося, що аміак і азотна кислота відіграють пасивну роль у формуванні частинок", - пояснює Джаспер Кіркбі, керівник експерименту CLOUD, у своїй заяві.

Швидке зростання

Однак нове дослідження CLOUD показало, що невеликі неоднорідності в концентраціях аміаку та азотної кислоти, які зберігаються лише протягом декількох хвилин, можуть призвести до темпів зростання аерозолю більш ніж у 100 разів швидше, ніж раніше. поки не вдалося виявити.

Таких надшвидких темпів зростання достатньо для перетворення нещодавно з'явилися частинок у більший розмір, де вони з меншою ймовірністю втрачаються в результаті видалення за допомогою вже існуючих частинок.

Кінцевим результатом є густий епізод смогу з великою кількістю частинок.

«Хоча викиди оксидів азоту регулюються, викиди аміаку можуть збільшитися завдяки новітнім каталітичним нейтралізаторам, що використовуються у бензинових та дизельних автомобілях. Наше дослідження показує, що регулювання викидів аміаку з транспортних засобів може допомогти зменшити міський смог », - підсумовує Джаспер Кіркбі.