Как меняется содержание диоксида азота в воздухе над городами и пригородами: что говорят исследования?

#Диоксид азота (#no2) - один из основных загрязнителей атмосферного воздуха. Его повышенное содержание напрямую губительно для здоровья человека и состояния экосистем. Кроме того, он высокоактивен в атмосфере и формирует #вторичное загрязнение . Больше детале про диоксид азота есть в статье-профиле этого вещества.

Глобальные изменения диоксида азота в тропосфере по-разному или даже противоположно влияют на фотохимическое образование озона в разных регионах при разных погодных условиях и условиях выбросов. На рисунке ниже приведен краткий мета-анализ исследований содержания диокисда азота в тропосфере по данным спутниковых наблюдений

Таблица 1 Резюме последних исследований глобальных изменений NO2 в тропосфере

Однако изменения в регионах, затронутых различными уровнями человеческой деятельности, малоизвестны. Используя измерения прибора мониторинга озона (#OMI ) с использованием данных дистанционного зондирования, исследователи из различных научных центров печально известного китайского города Ухань проанализировали пространственную и временную изменчивость плотности вертикального столба тропосферного NO2 (VCD) от мегаполиса к фоновым регионам в период 2005–2019 годов. Выполненные ранее исследования показывают быстрое снижение плотности столба тропосферного NO2 в регионах, сильно пострадавших от деятельности человека, особенно в регионах-источниках выбросов.

Рисунок 1. Пространственное распределение плотности населения мира в 2005 году (a) и тенденция плотности населения в период 2010-2020 годов (b).

В исследовании в фокусе внимания была корреляция плотности населения и выбросов и их совместная динамика. Все территории по плотности населения были разделены на фоновые (background), малые города (small city), развивающиеся города (developing city), города с депопуляцией (popu_output city) и мегаполисы (megacity). За фоновые приняты территории с плотностью населения до 5 человек/км2, к мегаполисам отнесены населенные пункты с ростущей плотностью населения свыше значений 250 человек/км2 (таблица 2).

Таблица 2. Факторы, позволяющие разделить земные регионы мира на пять категорий

Как территории, соответствующие этим категориям распределены по планете показано на рисунке 2.

Рисунок 2. Пространственное распределение пяти категорий городов: фоновые территории (светло-желтый), малые города (синий), развивающийеся города (зеленый), города с депопуляцией (оранжевый) и мегаполисы (красный). Черным квадратом обозначены исследуемые регионы Китая (20 ° N - 45 ° N, 90 ° E - 125 ° E), Индии (8 ° N - 32 ° N, 70 ° E - 90 ° E), Ближнего Востока ( 18 ° N - 38 ° N, 34 ° E - 60 E), США (28 ° N - 50 ° N, 70 ° W - 125 ° W), Европа (38 ° N - 70 ° N, 10 ° S - 60 ° E) и Центральной Африке (10 ° ю.ш. - 10 ° с.ш., 15 ° з.д. - 50 ° в.д.)

Большую часть территории Западной и Центральной Европы покрывают развивающиеся города и города с депопуляцией, для Восточной Европы в большей степени характерны малые города. В Африке заселена преимущественно центральная часть и преобладают развивающиеся города, хотя есть и мегаполисы (на западном побережье). Северная и Южная Америки заселены преимущественно по побережью, населенные пункты представлены по большей части развивающимися и малыми городами. Особо выделяется азиатский регион: значительная часть Индии и северо-восточного Китая представляют собой скопления очень густонаселенных растущих городов.

Что касается содержания диоксида азота в тропосфере, то по результатам спутниковых наблюдений, темпы снижения среднегодовых VCD NO2 составляют до -2,44% в год, -2,37% в год и -1,43% в год в мегаполисах США, Европы и Китая, соответственно.

Рисунок 3 Годовая изменчивость TVCD NO2 над Китаем (a), Индией (b), Ближним Востоком (c), США (d), Европой (e) и Центральной Африкой (f) в различных диапазонах MAM (зеленый), JJA (красный) ), SON (желтый) и DJF (синий) в период с 2005 по 2019 гг.

Однако темпы снижения замедлились и даже обратились к тенденции к увеличению тропосферного NO2 над развивающимися и отдаленными регионами, особенно над океаном и фоновыми районами, менее подверженными антропогенной деятельности.

Рисунок 4. Годовое относительное изменение TVCD NO2 по фоновой области (серый), небольшому городу (синий), развивающемуся городу (зеленый), popu_outpu (желтый) и мегаполису (красный) в Китае (a), Индии (b), Ближнем Востоке ( c), США (d), Европа (e) и Центральная Африка (f) в период с 2006 по 2019 гг.

В Индии и на Ближнем Востоке отмечен возрастающий межгодовой тренд для всех территорий. В Китае статистически значимо растет содержание над фоновыми территориями (1,81%/год), и сокращается над крупнейшими городами (-1,43%/год). В США наблюдается сокращение для всех территорий, в Европе - статистически достоверное снижение для городов. Однако для большей части европейского региона отсутствует выраженная статистически значимая динамика изменения содержания диоксида азота в тропосфере. Причем чем более населенная территория, тем интенсивнее понижательная динамика. Особенностью Центраотной Африки в данном конеексте является рост концентраций над крупнейшими городами.

Рисунок 5. Годовые относительные изменения TVCD NO2 над океаном (темно-синий), фоновой областью (серый), маленьким городом (голубой), развивающимся городом (зеленый), городом popu_outpu (желтый) и мегаполисом (красный) в течение периода 2006 г. - 2019 (a) и пространственное распределение тенденций относительных изменений TVCD NO2 (b). Точки представляют области статистически значимых тенденций с P-значением <0,05 при F-тесте.

Такие тенденции к изменению тропосферного NO2 над источниками и удаленными регионами могут помешать эффективному решению проблемы загрязнения воздуха озоном для достижения целей в области качества воздуха во всем мире.

Цитирование:

Cai, X., Yan, Y., Li, S., Kong, S., Liu, M., & Zhang, Z. (2021). Trend reversal from source region to remote tropospheric NO2 columns. Environmental Science and Pollution Research, 1 - 14.

#airon_lit #экология #урбанизация #качество воздуха

Текст полностью здесь https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34633621/