Многоядерные частицы сажи: ключ к лучшему пониманию воздействия загрязнения воздуха

Исследователи всё ближе подходят к пониманию того, как мелкие частицы загрязнения, известные как чёрный углерод, взаимодействуют с атмосферой и организмами живых существ. Недавнее исследование, опубликованное на Phys.org, показывает, что не только количество таких частиц, но и их внутренняя структура — в частности наличие многоядерных форм — влияет на их климатическое и биологическое воздействие. Это помогает учёным точнее оценивать риски для здоровья людей и изменения климата, связанные с выбросами загрязняющих веществ.

Чёрный углерод — это один из компонентов сажи, образующейся при неполном сгорании топлива, биомассы и других органических материалов. Он входит в состав мелкодисперсных аэрозолей, которые способны проникать глубоко в лёгкие человека и вызывать воспалительные процессы, а также поглощать солнечное излучение, способствуя локальному и глобальному потеплению.

Традиционно чёрный углерод рассматривается как относительно однородная фракция сажи. Однако новые данные показывают, что эти частицы могут иметь сложную внутреннюю структуру — они могут состоять из нескольких ядер, слоисто покрытых углеродистыми материалами. Такие многоядерные частицы ведут себя иначе, чем простые, и их влияние на климат и здоровье требует более детального изучения.

Согласно исследованию, многоядерные частицы обладают способностью сильнее поглощать солнечный свет, чем одиночные частицы того же размера. Это означает, что они могут вносить больший вклад в локальный нагрев атмосферы и более активно влиять на глобальные климатические процессы. Поглощённая энергия может увеличивать температуру крупных слоёв воздуха, что в свою очередь способно ускорять таяние льдов, изменять циркуляцию атмосферных потоков и усиливать экстремальные погодные явления.

Помимо климатического эффекта, структура частиц влияет на то, как организм обрабатывает эти аэрозоли. Многоядерные частицы могут иметь большую поверхность для адсорбции токсичных соединений, которые образуются при сгорании топлива и биомассы. Это значит, что они способны переносить на своей поверхности больше вредных химических веществ, усиливая токсическое воздействие на дыхательные пути и сердечно-сосудистую систему человека.

Исследователи подчёркивают, что нормальные методы измерения качества воздуха, которые основаны на массе частиц определённого размера (например, PM2.5), не всегда отражают внутреннее строение и химический состав частиц. Это может приводить к недооценке рисков для здоровья населения и к неоптимальному регулированию выбросов.

Чтобы справиться с этим, учёные предлагают совершенствовать методы мониторинга и моделирования, включив в них параметры, отражающие структурное разнообразие частиц чёрного углерода. Такие подходы позволят не только точнее оценить вклад различных источников выбросов в ухудшение качества воздуха, но и более эффективно разрабатывать меры по его снижению.

Работа также подчёркивает необходимость международного сотрудничества в изучении и мониторинге чёрного углерода, поскольку частицы могут переноситься на большие расстояния в атмосфере и оказывать влияние в удалённых регионах от источников выбросов.

В целом исследование расширяет понимание роли чёрного углерода как фактора климатических изменений и угрозы для здоровья, показывая, что важно учитывать не только концентрации загрязняющих веществ, но и их микроструктурные особенности. Это может стать важным шагом к разработке более точных климатических моделей и стратегий по улучшению качества воздуха в городах и регионах с высоким уровнем загрязнения.