Tajemnica wielkiego londyńskiego smogu rozwiązana

Duże, dobrze rozwinięte miasta często borykają się z problemem smogu. Przyczyniają się do tego zanieczyszczenia komunikacyjne i te, produkowane przez fabryki i zakłady przemysłowe. Nie bez znaczenia są jednak także specyficzne warunki atmosferyczne. Bezwietrzna pogoda i zamglenie sprawiają, że zanieczyszczenia gromadzą się nad miastami i nie mają jak się rozproszyć.

Smog obecnie jest bardzo powszechny w Chinach, jednak kraj ten walczy z zanieczyszczeniem powietrza od wielu lat. Spośród 20 najbardziej zanieczyszczonych miast na świecie aż 16 znajduje się w Chinach, a powietrze w Pekinie często wielokrotnie przekracza akceptowalne normy jakości.

Podobne zanieczyszczenia do tych, które występują w Chinach, znajdowały się także w smogu, który wiele lat temu utworzył się nad Londynem. Tajemnicza mgła, która zawisła w 1952 roku nad miastem, spowodowała u wielu osób problemy z oddychaniem i przyczyniła się do śmierci tysięcy mieszkańców. Wielki smog londyński utrzymywał się przez pięć dni, jednak dokładne przyczyny jego powstania do tej pory nie były dobrze znane. Obecnie, dzięki podobieństwom smogu w Chinach i w Londynie, naukowcy zbadali zjawisko, które pojawiło się w Wielkiej Brytanii ponad 60 lat temu i dowiedzieli się, jak powstało.

Najnowsze opracowanie na temat londyńskiego smogu stworzyli Renyi Zhang z Texas Agricultural and Mechanical University, Harold J. Haynes profesor chemii, zajmujący się badaniem atmosfery, a także absolwenci uczelni i badacze z Chin, Florydy, Kalifornii, Izraela i Wielkiej Brytanii. Badania opublikowano w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

5 grudnia 1952 roku mgła spowiła cały Londyn. Początkowo nikt nie widział w tym nic dziwnego, ponieważ zdawało się, że to zwykłe zjawisko atmosferyczne, które pojawia się co jakiś czas. Jednak w ciągu kilku dni warunki w mieście znacznie się pogorszyły, a niebo pociemniało. W części miasta widzialność była ograniczona do jednego metra. Wstrzymano transport, a dziesiątki tysięcy osób miały problemy z oddychaniem. W ciągu pięciu dni, gdy mgła utrzymywała się nad miastem, zmarło co najmniej 4 tys. osób, a ponad 150 tys. trafiło do szpitali. Zginęły także tysiące zwierząt w okolicy.

Brytyjczycy w najnowszych badaniach szacują, że w trakcie wielkiego smogu londyńskiego zginęło jednak znacznie więcej osób - około 12 tys. Od dawna wiadomo, że wiele z tych zgonów było najprawdopodobniej związanych z emisją zanieczyszczeń wynikających ze spalania węgla, jednak do tej pory nie były znane dokładne procesy chemiczne, które ponad 60 lat temu doprowadziły do śmierci tak wielu ludzi.

Mgła, która wystąpiła w 1952 roku, do tej pory jest uważana za jedno z najgorszych wydarzeń związanych z zanieczyszczeniem powietrza w historii Europy.

Naukowcy chcąc zbadać to zjawisko, wykorzystali smog w Chinach. Na podstawie badań laboratoryjnych i pomiarów atmosferycznych, rozwikłali zagadkę wielkiego smogu londyńskiego.

- Ludzie wiedzieli, że siarczan w dużym stopniu przyczynia się do powstawania mgły, a cząstki kwasu siarkowego, które tworzą się z dwutlenku siarki uwalnianego przy spalaniu węgla do użytku mieszkalnego, w elektrowniach i w innych celach - mówi Zhang.

- Nie wiadomo było jednak, jak dwutlenek siarki został przekształcony w kwas siarkowy. Według uzyskanych przez nas wyników, proces ten ułatwił dwutlenek azotu, inny produkt uboczny spalania węgla, który początkowo naturalnie występował we mgle. Innym ważnym aspektem w tej reakcji dwutlenku siarki do siarczanu jest to, że wytwarzane są wtedy kwasowe cząsteczki, które później hamują ten proces. Naturalna mgła zawierała większe cząstki o wielkości kilkudziesięciu mikrometrów, a cząsteczki kwasowe były wystarczająco rozrzedzone. Po odparowaniu cząstek mgły, pozostały mniejsze cząstki kwasu, które pokryły miasto - tłumacz badacz.

Choć okazuje się, że w chińskim powietrzu znajdują się podobne związki chemiczne i zachodzą tam podobne reakcje, jak w smogu londyńskim, zjawiska te nie są jednak takie same.

- Różnica polega na tym, że w Chinach zamglenie powstaje ze znacznie mniejszych nanocząsteczek i proces tworzenia się siarczanu może wystąpić jedynie z udziałem amoniaku, który zneutralizowałby cząsteczki - mówi Zhang. - W Chinach dwutlenek siarki jest emitowany przede wszystkim przez elektrownie, dwutlenek azotu - przez elektrownie i samochody, a amoniak pochodzi z nawozów i ruchu komunikacyjnego. W Chinach także muszą wystąpić odpowiednie procesy chemiczne, by pojawiła się tam śmiercionośna mgła. Co ciekawe, londyński smog był bardzo kwaśny, a współczesny chiński smog jest w zasadzie neutralny - dodaje.

Jak zauważają naukowcy, Chiny w ciągu ostatniej dekady pilnie pracowały nad tym, by zmniejszyć swoje problemy z zanieczyszczeniem powietrza. Jednak wciąż jest ono na tyle złej jakości, że mieszkańcy przez większość dnia są zmuszeni do noszenia maseczek przeciwpyłowych. Jest to spowodowane gwałtownym rozwojem przemysłu i produkcji, a także urbanizacją, które wystąpiły w ciągu ostatnich 25 lat.

- Lepsze zrozumienie chemii powietrza jest kluczem do opracowania skutecznych działań regulacyjnych w Chinach - mówi Zhang.

- Rząd zobowiązał się zrobić wszystko, co możliwe, by zmniejszyć rosnącą emisję, jednak to zajmie trochę czasu - zauważa badacz. - Myślimy, że przyczyniliśmy się do rozwiązania tajemnicy londyńskiej mgły z 1952 roku i podsunęliśmy Chinom kilka pomysłów, jak mogłyby poprawić jakość powietrza. Redukcja emisji tlenków azotu i amoniaku może skutecznie zakłócać proces powstawania siarczanu - dodaje.

Autor: zupi/aw / Źródło: phys.org