8 Minutės
Gaisrų dūmai yra daugiau nei matomas rūkas — juose yra sudėtingas organinių dujų ir pusiau kietų medžiagų kokteilis, kurį mokslininkai dabar teigia buvus ženkliai nuvertintą. Nauji tyrimai rodo, kad šie iki šiol menkai įvertinti cheminiai junginiai prisideda prie smulkiųjų dalelių formavimosi, kurios blogina oro kokybę ir padidina sveikatos bei klimato rizikas, ypač ten, kur gaisrai sutampa su intensyvia žmogaus tarša.
Gaisrų dūmai gali slėpti daug didesnę taršos grėsmę nei manyta anksčiau.
Trūkstama grandis gaisrų taršoje
Keletą dešimtmečių mokslininkai daugiausia dėmesio skyrė lakiųjų organinių junginių (LOJ arba VOC angl. — volatile organic compounds), kuriuos išskiria deganti augalija. LOJ lengvai išgaruoja ir buvo palyginti paprasta juos matuoti lauko ir laboratorinėse sąlygose. Tačiau nauji laboratoriniai bandymai ir lauko matavimai atskleidė, kad tarpinio ir pusiau lakiųjų organinių junginių (IVOC ir SVOC) kiekiai — tai yra junginiai, kuriems reikia aukštesnės temperatūros arba kurie garuoja lėčiau — sudaro reikšmingą dalį gaisrų emisijų.
IVOC ir SVOC yra itin svarbūs, nes jie efektyviau formuoja antrinį organinį aerozolį (SOA): smulkias daleles, kurios ilgai išlieka ore ir gali patekti giliai į plaučius. Palyginti su tradiciniais LOJ, šie dalinai laki organiniai junginiai yra efektyvesni PM2.5 pirmtakai — smulkiosios dalelės, siejamos su kvėpavimo ir širdies kraujagyslių ligomis, uždegimu bei padidėjusia mirtingumo rizika.
Išplėsto suvokimo dėka aiškėja, kad ankstesnės emisijų sąvados, kurios daugiausia fiksavo LOJ, galėjo sistemingai nepakankamai įvertinti gaisrų poveikį oro kokybei. Tai reiškia, kad daugelyje regionų gaisrų indėlis į metų vidutinį PM2.5 lygį ir į trumpalaikes aukšto taršos epizodų bangas gali būti reikšmingesnis nei manyta anksčiau.
Kaip buvo sudarytas naujas emisijų inventorius
Tyrimų grupė, vadovaujama Shuxiao Wang, surinko globalius išdegusių miškų, pievų ir durpynų įrašus nuo 1997 metų iki 2023 metų. Komanda sujungė lauko matavimus, publikuotus emisijų koeficientus ir laboratorinius eksperimentus, kad įvertintų LOJ, IVOC, SVOC ir itin mažo garavimo organinių junginių emisijas skirtingoms augmenijos rūšims. Ten, kur trūko tiesioginių matavimų, kontroliuojami deginimo eksperimentai užpildė spragas ir padėjo paremti parametrizacijas.
Galutinis rezultatas: laukiniai gaisrai išmeta maždaug 143 milijonus metrikinių tonų oro organinių junginių per metus — tai maždaug 21 % daugiau nei nurodė ankstesnės inventorizacijos. "Mūsų nauji įverčiai padidina organinių junginių emisijas iš laukinių gaisrų maždaug 21 proc.", teigia Lyuyin Huang, pirmasis straipsnio autorius, publikuoto žurnale Environmental Science & Technology. "Šis inventorius sudaro pagrindą detalesniam oro kokybės modeliui, sveikatos rizikos vertinimui ir politikos analizėms susijusioms su klimatu."
Inventoriaus formulavimas apėmė kelis svarbius metodologinius sprendimus: rečiuotą augalijos klasifikaciją pagal degumo savybes, laiko ir erdvės parametrizaciją (sezoninius ir geografinį pasiskirstymą), bei įtraukimą tų organinių grupių, kurios anksčiau buvo praleistos arba priskiriamos bendroms LOJ kategorijoms. Tai reiškia, kad inventorius leidžia ne tik didesnį bendrą emisijų kiekį, bet ir geresnį cheminių pirminių junginių suskirstymą pagal reaktyvumą ir SOA susidarymo potencialą.
Kur gaisrai ir žmonės susikerta
Palyginus gaisrų emisijas su antropogenine (žmogaus) tarša, išryškėjo niuansuota ir svarbi sąveika. Nors žmogaus veiklos šaltiniai vis tiek vidutiniškai išskiria daugiau organinių junginių, IVOC ir SVOC kiekiai iš gaisrų kai kuriais atvejais yra panašūs į pramonės, transporto ir kitų žmogaus šaltinių išskiriamų medžiagų kiekius. Tokia sutapimo zona sukuria taršos židinius, kuriuose gaisrų ir žmogaus kilmės junginiai maišosi, reaguoja tarpusavyje ir skatina antrinių dalelių formavimąsi.
Regionai, kuriuose šios sąveikos atrodo įtemptos, apima Ekvatorinę Aziją, tam tikras Šiaurinio pusrutulio Afrikos dalis ir Pietryčių Aziją. Šiose zonose periodiniai dideli gaisrai — tiek natūralūs, tiek valdomi deginimai — susiduria su tankia miesto tarša, kuri padidina SOA formavimąsi, apsunkina oro kokybės valdymą ir mažina galimybes greitai sumažinti pažeidžiamų gyventojų kvėpavimo problemų riziką.
Mišri chemija reiškia, kad sprendimai vien tik vieno šaltinio mažinimui (pvz., transporto emisijų reguliavimas) gali neduoti numatytų rezultatų, jei gaisrų-prekursori koncentracijos išlieka aukštos. Todėl sprendimų priėmėjams reikia integruotų strategijų, kurios atsižvelgia į sezoninius ir erdvinius gaisrų modelius kartu su nuolatiniais miesto taršos šaltiniais.
Poveikis sveikatai, klimatui ir politikos sprendimams
Emisijų inventorių atnaujinimas, įtraukiant IVOC ir SVOC, yra svarbus dėl kelių priežasčių. Pirma, oro kokybės modeliai, kurie ignoruoja šias junginių klases, gali nepakankamai įvertinti PM2.5 susidarymą ir taip sumažinti realią visuomenės sveikatos naštą, kurią sukelia gaisrų dūmai. Antra, klimato modeliams reikalingi tikslūs organinių emisijų duomenys norint adekvačiai prognozuoti aerozolių poveikį spinduliuočiai bei debesų formavimuisi. Trečia, politikos atsakymai — nuo suplanuotų valdymo deginimų (prescribed burns) iki miesto taršos kontrolės — turi įvertinti mišrios kilmės chemijos įtaką, kad sprendimai būtų veiksmingi praktikoje.
Praktiniu požiūriu naujas inventorius leidžia realistiškiau modeliuoti scenarijus: kas nutiks miesto oro kokybei, jei sezoniški deginimai intensyvės ar, atvirkščiai, jei sumažės žmogaus emisijos? Atsakymai padės sveikatos apsaugos institucijoms ir teritorijų tvarkymo specialistams teikti prioritetus intervencijoms vietose, kur jos duos didžiausią rezultatą.
Taip pat svarbu pabrėžti, kad IVOC ir SVOC gali turėti ilgesnį atmosferinį gyvenimo laiką arba gali susidurti su kitais atmosferos reaktoriais (pvz., azoto oksidais, sieros komponentais), kas lemia sudėtingesnius cheminius takus link SOA susidarymo. Todėl modeliuotojai turės peržiūrėti reakcijų mechanizmus ir įtraukti papildomus tarpkelių parametrus, kad užtikrintų patikimesnes prognozes trumpalaikėms ir ilgalaikėms taršos bangoms.
Techniniai detalės ir mokslinė reikšmė
Išplėstinė inventorizacija remiasi keliais techniniais elementais: spektrinėmis analizėmis, masių spektrų dekompozicija, bei labiau nuosekliomis emisijų faktorių lentelėmis pagal augalijos tipą ir degimo sąlygas. Kontroliuojami eksperimentai leido nustatyti IVOC/SVOC santykį skirtingoms biomasiroms (pvz., spygliuočių miškai, lapuočiai, žolynai, durpynai) ir įvertinti, kaip drėgmė, temperatūra bei degimo intensyvumas keičia cheminių junginių profilį.
Be to, tyrėjai naudojo receptorinės modelių metodikas, siekdami atskirti gaisrų kilmės organines frakcijas nuo antropogeninių šaltinių cheminio signatūromis. Dėl to inventorius gali būti pritaikytas prie regioninių specifikų ir suteikti detalų cheminį pagrindą tarptautiniams oro kokybės vertinimams bei sveikatos tyrimams.
Cheminių junginių klasifikacija į LOJ, IVOC, SVOC ir itin mažo garavimo organikus (ELVOC) yra ypač svarbi, nes kiekviena grupė turi skirtingą reaktyvumą, susidarymo kelią į SOA ir fizines savybes. Pavyzdžiui, ELVOC gali labai greitai kondensuotis į jau egzistuojančias daleles ir skatinti masės augimą be ilgalaikio laisvo radikalų tarpininkavimo, tuo tarpu IVOC gali reaguoti per kelias valandas ar dienas ir intensyviai generuoti SOA toli nuo šaltinio.
Rekomendacijos politikams ir praktikai
Remiantis šio tyrimo išvadomis, verta apsvarstyti keletą praktinių žingsnių: (1) atnaujinti nacionalinius ir regioninius emisijų inventorius įtraukiant IVOC ir SVOC klases; (2) integruoti gaisrų valdymą į oro kokybės planavimą, ypač regionuose, kuriuose gaisrų ir miesto taršos sąveika yra stipri; (3) stiprinti stebėjimo tinklus, įtraukiant specifiškesnes chemines analizės priemones, kad būtų galima stebėti IVOC/SVOC tendencijas realiu laiku; (4) skatinti tarpsektorinį bendradarbiavimą tarp miškų valdytojų, savivaldybių oro kokybės tarnybų ir sveikatos institucijų.
Be to, viešosios sveikatos komunikacijos turėtų pabrėžti ne tik matomą dūmų poveikį, bet ir ilgalaikes PM2.5 poveikio pasekmes. Tai ypač aktualu jautrioms grupėms — vaikams, senyvo amžiaus žmonėms ir asmenims, turintiems lėtines kvėpavimo ar širdies kraujagyslių ligas.
Tolesni moksliniai žingsniai
Norint dar labiau sumažinti neapibrėžtumus, reikalingi keli tolesni tyrimų srautai: ilgalaikiai lauko stebėjimai įvairiais sezonais ir ekosistemose, aukštos raiškos cheminiai analizatoriai IVOC/SVOC klasifikacijai ir platesni valdomi deginimo eksperimentai su realistiškomis kuro dalimis. Modeliuotojai turėtų integruoti šiuos naujus emisijų profilius į regioninius ir globalius krūvių modelius, įvertinant tiek trumpalaikį (epizodų metu), tiek ilgalaikį (metiniai ir dešimtmečių) oro kokybės ir klimato poveikį.
Tyrimų bendruomenė taip pat turi toliau dirbti su sveikatos mokslininkais, kad būtų nustatytos specifinės IVOC/SVOC kilmės dalelių sveikatos pasekmės ir jų toksikologija. Tai leistų geriau susieti cheminius emisijų profilius su epidemiologiniais duomenimis ir sukurti tikslesnes ekspozicijos vertinimo metodikas.
Apibendrinant, gaisrų sezonams ilgėjant ir žemės naudojimo pokyčiams tęsiantis, mūsų supratimo sugriežtinimas apie dūmų cheminių sudedamųjų dalių įvairovę yra skubus ir būtinas žingsnis. Šis tyrimas suteikia aiškesnį žemėlapį to, kas yra dūmuose, ir kur nematomos medžiagos kelia didžiausią riziką — tai esminis žingsnis siekiant apsaugoti oro kokybę, visuomenės sveikatą ir klimatą.
Šaltinis: scitechdaily
Palikite komentarą