В ЮУрГУ изучают причины возникновения опасного приземного озона в городах

Исследования причин загрязнения воздуха городов опасным для человека озоном провели на основе данных мониторинга воздуха в Челябинске ученые Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) совместно с Челябинским отделением Гидрометеослужбы, 5 марта сообщает пресс-служба вуза. Озон, присутствие которого в стратосфере, на высоте 25 километров от земной поверхности, является необходимым для защиты жизни на планете от избытка солнечного ультрафиолета, в приземном слое воздуха (тропосфере) может быть опасным для здоровья человека. Ряд международных исследований раскрыл связь между концентрацией приземного озона и сердечно-сосудистыми, а также легочными заболеваниями. В отличие от вредных газов, выбрасываемых в атмосферу некоторыми предприятиями, приземный озон является вторичным загрязнителем, он образуется в атмосфере, однако источники озона еще не ясны. Их выявление — задача мирового уровня. Исследования тропосферного озона в России были проведены для Томска и Москвы. Но в таком исследовании важно учитывать климатические особенности каждого региона, источники озона и его предшественников, которые различны для каждого города. Ученые ЮУрГУ изучают приземной озон в рамках проекта «Влияние температурных инверсий на эпизоды загрязнения атмосферного воздуха в промышленном городе», опираясь на данные мониторинга загрязнения воздуха озоном в городе Челябинске, полученные на стационарных постах государственного мониторинга. Этот мониторинг там проводили в экспериментальном порядке в 2018–2019 годах. Тогда же метеорологи челябинского отделения Гидрометеослужбы обратились к ученым ЮУрГУ, и была создана совместная рабочая группа. Результаты исследования химики ЮУрГУ представили в статье «Приземный озон в промышленном городе Челябинск, Россия», опубликованной в декабре 2024 года в журнале Geography, environment, sustainability (Q2), издаваемом на английском языке Русским географическим обществом, географическим факультетом МГУ им. М. В. Ломоносова и Институтом географии РАН. Учеными был проведен детальный анализ суточных и сезонных концентраций приземного озона в Челябинске, а также оксидов азота и летучих органических соединений, из которых озон образуется в результате сложных фотохимических реакций. Для исследования были взяты данные со станции мониторинга, находящейся вне зоны влияния крупных промышленных и транспортных источников загрязнения воздуха. Оказалось, что концентрация озона изменяется периодически, а основное влияние на нее в Челябинске оказывает не транспорт, а выбросы энергетики, так как экстремальные концентрации оксидов азота и озона по времени не совпадают с часами пиковой нагрузки для автотранспорта (в Челябинске это 9 утра и 8 вечера). Но совпадают с пиковыми нагрузками и выбросами от тепловых электростанций, приходящимися на 7 утра, час дня и 7 вечера. Исследования также показали, что существуют природные источники озона и его предшественников. Ученые отметили два сезонных максимума озона — зимой и летом. Они характерны для всей Евразии. Для Челябинска весенний максимум вызывается естественными процессами. Спутниковые данные за март 2019 года свидетельствуют, что озон поступил в Челябинскую область с воздушными массами из Казахстана и Средней Азии. Метеорологи провели анализ перемещения воздуха на высоте порядка 9 км, где атмосферное давление составляет 300 гПа (это зона формирования погоды), и данные с профилемера, фиксирующего изменение температуры воздуха на различной высоте. Подробный анализ моментов с повышенными концентрациями озона показал, что они в Челябинске совпадали с гребнем циклона, когда в его теплом секторе формировались мезоструйные течения. Они захватывали озон и переносили его к поверхности Земли. Если же в этот период наблюдались аномальные инверсии температуры (рост температуры воздуха в атмосфере с высотой, вместо обычного снижения), препятствующие вертикальным перемещениям воздуха, то они «запирали» загрязняющие вещества на территории города. Это способствовало тому, что формировались концентрации озона, превышающие ПДК. Второй максимум — летний. В это время больше солнечной радиации, в солнечные жаркие дни, характерные для антициклонической ситуации, активизируются фотохимические реакции, и озон активно синтезируется из прекурсоров. Если в дни, благоприятные для фотохимического образования озона, формируются аномальные ночные или дневные температурные инверсии, то они блокируют рассеивание озона, что приводит к пиковому возрастанию его концентрации. Знание источников озона поможет метеорологам усовершенствовать планы по мониторингу его содержания, а также выработать мероприятия по сокращению выбросов этого серьезного и опасного загрязнителя и его предшественников. Исследователи также выявили повышения концентрации озона ночью, но их причина пока неясна. Это явление учеными будет исследовано в дальнейшем, для чего они намерены применить в том числе технологии дистанционного зондирования Земли с помощью спутниковых данных. glavno.smi.today