Математические модели, которые используют ведущие мировые организации для оценки влияния загрязнения воздуха на здоровье человека, содержат фундаментальную ошибку и могут сильно недооценивать риски для населения. К такому выводу пришли в Тольяттинском государственном университете (ТГУ).
Исследование провел специалист института инженерной и экологической безопасности Тольяттинского государственного университета (ИИиЭБ ТГУ) Александр Ишматов. Его результаты показали, что используемые всеми крупнейшими мировыми организациями и регуляторами (Всемирная организация здравоохранения, Национальные агентства по охране окружающей среды и другие) математические модели оценки доз вдыхаемых частиц, содержат фундаментальную ошибку, что приводит к серьезной недооценке рисков для 80% населения Земли.
Ученый утверждает, что все существующие модели аэрозольной дозиметрии основываются на устаревших предположениях о том, что при вдыхании воздух быстро нагревается и достигает почти полной влажности. Однако это не соответствует реальным условиям, особенно в холодном или влажном климате. Результаты исследования показали, что при отклонении от этих условий ошибки в расчетах могут быть колоссальными.
«Базовые принципы современной аэрозольной дозиметрии ошибочны из-за математического упрощения, сделанного десятки лет назад из-за ограничений вычислительных мощностей. Это упрощение заключается в том, что все расчеты ведутся для нормальных внешних климатических условий: температура 22 °С и влажность 60 %, — отмечает автор исследования. — Для всех других условий предполагается, что нос «мгновенно кондиционирует» любой воздух до 37 °C и 99,5 % влажности, что в корне неверно».
Ключевым стало открытие в ходе исследования явления спонтанной конденсации. Оно возникает при вдыхании холодного (<20 °C) или влажного воздуха. Это приводит к пресыщению водяного пара и резкой конденсации воды на поверхности частиц. При этом даже самые мелкие частицы (PM0.1–PM1) начинают расти в размерах. Например, субмикронные наночастицы дыма и выхлопных газов, обычно считающиеся относительно «безобидными», потому что они плохо задерживаются в легких и почти полностью выдыхаются обратно, могут увеличиваться в размерах в десятки раз прямо во время вдоха внутри дыхательных путей.
«Такие частицы уже не выводятся обратно, а оседают в легких, вызывая воспаление, повреждение тканей и другие серьезные последствия. Таким образом, холодный воздух, по сути, превращает легкие в «ловушку» для токсинов и вирусов, а это в корне меняет «правила игры», — пояснил ученый.
Автор исследования обращает внимание на то, что разные регионы планеты из-за климатических особенностей сталкиваются с различным уровнем риска даже при одинаковых уровнях загрязнения воздуха, при этом холодные регионы находятся в более высокой зоне риска.
