Дым лесных пожаров реагирует на загрязнение города, создавая новую токсичную угрозу для воздуха

Дым лесных пожаров не только содержит частицы, опасные для дыхания, но также может вступать в реакцию с загрязнением городского воздуха, создавая токсичный озон.

Дым от масштабных лесных пожаров в Канаде разнесся на тысячи миль по территории США, затмив солнце и окутав многие города дымкой, вызывающей кашель. Поскольку дым переносится ветром, он также создает на своем пути новую опасность, которая превосходит сумму его частей: тревожный озоновый коктейль, возникающий в результате химической реакции между компонентами дыма лесных пожаров и загрязнением городского воздуха.

Ученым давно известно, что озон является побочным продуктом реакции между солнечным светом и химическими веществами в дыме лесных пожаров, называемыми летучими органическими соединениями (ЛОС) и оксидами азота (NOx). Если в атмосфере высокое содержание озона, это полезно, поскольку блокирует вредные ультрафиолетовые лучи. Но озон на поверхности Земли может вызвать проблемы с дыханием и другие проблемы со здоровьем. Исследование, опубликованное ранее в этом году в журнале Environmental Science and Technology, показало, что дым может создавать озон, даже когда все содержащиеся в нем NOx исчезли. По мере того, как над городами проносятся шлейфы, любые ЛОС, которые еще не вступили в химическую реакцию, имеют еще один шанс смешаться с обильными уровнями NOx, образующимися при сжигании ископаемого топлива в городских районах.

Большая часть внимания к проблемам качества воздуха, вызванным дымом лесных пожаров, который в последние дни окутал восточную часть США, сосредоточена на твердых частицах: мелких частицах, которые при вдыхании глубоко попадают в легкие и представляют значительный риск для здоровья. Но длительное воздействие повышенного уровня озона также опасно. Это может усугубить астму и вызвать кашель, боль в горле и затруднение дыхания, особенно у детей, пожилых людей и тех, кто проводит много времени на улице.

Проблемы с озоном касаются не только городов, находящихся вблизи лесных пожаров: ЛОС могут быть долгосрочными, а это означает, что даже пожары на расстоянии более 1000 миль могут повысить уровень озона в городах, заполненных NOx. А изменение климата увеличивает риск, поскольку приводит к более частым и интенсивным лесным пожарам. «Сейчас это серьезная проблема», — говорит Стивен Браун, атмосферный химик из Национального управления океанических и атмосферных исследований и соавтор нового исследования. «Теперь, когда у нас есть ответ на изменение климата, мы столкнулись с совершенно другой проблемой. Эти новые выбросы, возникающие в результате лесных пожаров, представляют собой проблему для людей, которые хотят видеть постоянное улучшение качества воздуха».

Уровни озона в США регулируются Национальными стандартами качества окружающего воздуха, которые устанавливают их на уровне 70 частей на миллиард (ppb) в среднем за восемь часов. Этот стандарт налагает юридические последствия для городов, в которых концентрация озона превышает 70 частей на миллиард в течение слишком большого количества дней в году. Озона, выделяемого лесными пожарами, «легко достаточно, чтобы определить, находится ли город выше или ниже стандарта», — говорит Браун. 23 мая, когда дым от лесных пожаров на западе Канады окутал город, уровень загрязнения озоном на одном объекте в Денвере превысил 81 часть на миллиард по сравнению со средним уровнем около 40 частей на миллиард за год. Химик-атмосферник Сюзанна Полсон из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе говорит, что результаты нового исследования важны, потому что повышенный уровень озона «значителен для определенных групп, особенно для тех, кто страдает респираторными заболеваниями». Полсон, который не участвовал в новом исследовании, говорит, что оно показывает, что «озона определенно будет больше, чем было бы в противном случае».

При наличии нездорового уровня озона Агентство по охране окружающей среды рекомендует оставаться дома, покупать очиститель воздуха, ограничивать отдых на свежем воздухе ранним утром и вечером и носить маску N95.

По словам Брауна, уменьшение вклада дыма лесных пожаров в образование озона станет уникальной задачей для каждого города. Производство озона растет вместе с концентрацией NOx, но только до определенного момента. Выше определенного порога NOx производство озона становится менее эффективным.

Город считается «чувствительным к NOx», если в нем не достигнуто максимальное количество озона, которое может образоваться из-за уровней NOx в атмосфере. И наоборот, если город превысил максимальный уровень озона, который может быть создан из имеющихся NOx, он считается «насыщенным NOx». Насыщение NOx, как правило, преобладает вблизи центра городов, где выделяется большая часть выбросов.