Температура и ветер часто включаются в карты качества воздуха на которых в режиме реального времени отображается информация о загрязняющих веществах. Но почему эти факторы окружающей среды включены в список и как они влияют на качество воздуха?

Вот обзор того, как ветер и температура, взаимодействуя с загрязняющими веществами, влияют на качество воздуха.

Как ветер влияет на загрязнение воздуха?

Ветер может способствовать рассеиванию загрязняющих веществ. Когда загрязняющие вещества задерживаются над каким-либо регионом, ветер может рассеять их за его пределами и снизить концентрацию более интенсивных загрязняющих веществ в каком-либо одном регионе.[1]Он также может разнести загрязняющие вещества далеко от их источника - как это произошло, когда дым лесных пожаров на западе США отправил загрязняющие частицы в воздух. в Западную Европу..

Однако географические особенности могут иногда создавать трудности для ветра при рассеивании загрязняющих веществ. Загрязняющие вещества не могут быть вытеснены из долин, если преобладающие ветры не могут подняться над горными хребтами. В таких случаях загрязняющие вещества могут скапливаться в более высоких концентрациях у основания горы - или, что еще хуже, создавать эффект "дымовой трубы горной долины".

Исследование, проведенное в 2009 году в журнале Journal of Geophysical Research: Atmospheres показало, что бризы из горных долин играют роль в создании второго слоя загрязнения в Пекине, Китай[2].

Бризы из горных долин, дующие преимущественно в южном направлении, собирали поверхностные загрязняющие вещества из города, стекали по склонам гор и создавали второй приподнятый слой загрязнения, стекающий в северном направлении над городом. Загрязняющие вещества из этого слоя могли возвращаться на поверхность и воздействовать на жителей второй раз.

Разбавление и коагуляция осадков

Дождь может способствовать разбавлению высоких концентраций загрязняющих веществ в воздухе. Поскольку крупные твердые частицы (PM10), такие как пыль, грязь и пыльца, крупнее и тяжелее других частиц, дождь может помочь PM10 оседать на землю быстрее, чем более мелкие частицы (PM2.5).[3]

Дождь менее эффективен для разбавления PM2.5. Исследователи из Ланьчжоу, Китай В период с 2005 по 2007 гг. было проведено измерение влияния интенсивности дождя на концентрацию PM10, PM2.5 и PM1 в воздухе.[4] Чрезвычайно сильный дождь мог снизить уровень загрязнения более крупными частицами на небольшую величину, но практически не влиял на частицы размером менее 2,5 микрон.

Когда падают капли дождя, они также могут притягивать аэрозольные частицы загрязняющих веществ в процессе, называемом коагуляцией. В работе, опубликованной в журнале Атмосферная химия и физика в 2015 году, исследователи обнаружили, что чем меньше капли, тем легче вода притягивает аэрозоли.[5] Низкая относительная влажность также способствует этому процессу.

Если источником загрязнения воздуха является лесной пожар, сильный дождь также может помочь в тушении пожара и прекращении выбросов дыма.

Жаркие солнечные дни могут создавать озоновую дымку

Летняя жара может привести к образованию дымки - тумана, который чаще всего появляется в городских районах. Но вместо того, чтобы состоять из крошечных капелек воды, как туман, летняя дымка на самом деле является приземным слоем озонили смог.

Когда оксиды азота и летучие органические соединения (ЛОС), выделяемые в результате сгорания топлива - чаще всего автомобилями, - взаимодействуют с солнечным светом, в результате чего образуется озон.

Озон образуется реже при высокой влажности, дожде, ветре или более низких температурах[6].

Поскольку теплая погода является важным фактором образования озона, такие известные солнечные города, как Лос-Анджелес могут испытывать трудности в дни сильного смога. Поэтому некоторые города, такие как Богота, Колумбия; Париж, Франция; и Мехико, Мехико ограничили въезд автомобилей в города в целях снижения уровня смога[7].

Как тепловые волны приводят к задымлению

Солнечная погода и высокие температуры могут оказывать дополнительное негативное влияние на качество воздуха. Когда высокие температуры превышают норму и держатся длительное время, возникающие тепловые волны могут заложить основу для опасных условий качества воздуха.

Тепловые волны могут способствовать возникновению лесных пожаров. На сайте Британская Колумбия, Канада В июне и июле 2021 года сильная жара, достигавшая 121,2 градуса, вызвала сильное иссушение растительности на земле. Когда по региону прокатилась сильная гроза, 29 000 ударов света способствовали возникновению 62 быстро распространяющихся лесных пожаров в провинции[8, 9].

Деревня Литтонизвестная своими обычно высокими температурами и сухим по канадским меркам климатом, была уничтожена одним из лесных пожаров. 1000 человек были эвакуированы, два человека погибли.

Лесные пожары, в свою очередь, приводят к образованию дыма и выбросам PM2.5, которые могут распространяться по всей территории страны. тысячи миль от своего источника, когда они переносятся преобладающими ветрами. Например, дым от 26 000 отдельных лесных пожаров в Амазонии в 2019 году может быть обнаружен на расстоянии 11 000 миль в Папуа-Новая Гвинея и Австралия.

Температурные инверсии

Когда речь идет о загрязнении окружающей среды, теплые температуры - не единственная причина для беспокойства. Некоторые из самых неблагоприятных для загрязнения дней в мире могут совпадать с зимой, особенно если регион подвержен температурным инверсиям.

Температурные или термические инверсии могут возникать над городами или горными долинами, когда теплый воздух формируется над более холодным воздухом на земле. Температурные инверсии задерживают загрязнение в определенном районе, не позволяя ему распространяться в другие места.

На инверсии также может влиять циркуляция в городских районах, вызванная островом тепла. Эффект теплового острова возникает, когда здания, дороги и городская инфраструктура поглощают больше тепла, чем окружающие деревья и водоемы. Это приводит к тому, что температура в городах выше, чем в отдаленных, более зеленых районах.

Согласно исследованиям 2014 и 2015 гг. Journal of Applied Meteorology and Climatologyслои воздуха в инверсии взаимодействуют с теплом и загрязняющими веществами в городских районах, вызывая серьезное загрязнение воздуха.[10,11] Если городской район находится в долине, циркуляция воздуха осложняется городской жарой и плохими возможностями вентиляции для рассеивания загрязняющих веществ за пределами острова.

Города, расположенные в долинах или вблизи горных хребтов, таких как Солт-Лейк-Сити, Лос-Анджелес, ДенверДенвер и Мехико могут быть подвержены сильному загрязнению из-за температурных инверсий[12,13,14,15].

Зимние температуры

Холодные температуры часто заставляют людей прибегать к сжиганию топлива, чтобы согреть свои дома. Приготовление пищи и топливные костры могут привести к дням чрезвычайно сильного загрязнения твердыми частицами для людей, которые сжигают дешевые дрова, уголь и навоз.

Зимой 2020-2021 годов выбор топлива привел к ухудшению качества воздуха для городских жителей в Монголия, Афганистана и Кыргызстана в Центральной Азии.

Зимой в любом доме, где есть дровяной камин или дровяная печь может быть источником загрязнения воздуха внутри и снаружи дома. Однако недавнее исследование предупреждает, что дровяные горелки могут представлять угрозу для качества воздуха в помещении, втрое увеличивая количество загрязнений воздуха внутри дома[16].

Исследование, опубликованное в 2020 году в журнале Atmosphere был проведен обзор использования дровяных горелок в Южном Йоркшире, Англия.[17] Исследование показало, что при зажигании горелок средний уровень частиц возрастал с 27 микрограммов на кубический метр (мкг/м3) до 195 мкг/м3.

Согласно индексу качества воздуха США, уровень 195 мкг/м3 считается "очень вредным для здоровья".

На фото:: Индекс качества воздуха в США. Источник: IQAir Агентство по охране окружающей среды США

Итоги

Загрязнение воздуха, погода, ветер и температура - все это взаимодействует, улучшая или, наоборот, ухудшая качество воздуха

Знание условий окружающей среды и того, как они взаимодействуют с загрязнением воздуха, может помочь лучше понять, что способствует плохому качеству воздуха.