اتجاهات ومساهمات المصادر في توزيع عدد الجسيمات حسب الحجم خلال 2020-2024 في مدينة ساحلية بجنوب شرق الصين

لماذا تهم الجسيمات الهوائية الصغيرة الآن

قد تبدو الجسيمات غير المرئية العائمة في الهواء بعيدة عن حياة الناس اليومية، لكنها تؤثر بهدوء على صحتنا والطقس المحلي وحتى المناخ العالمي. تركز هذه الدراسة على تلك الجسيمات الدقيقة في شيامن، مدينة ساحلية دافئة ورطبة في جنوب شرقي الصين. من خلال تتبع كيفية تغير عدد وحجم الجسيمات المحمولة جوًا خلال الفترة من 2020 إلى 2024، يكشف الباحثون كيف يتداخل نمط الحياة الحضرية، وتغير الأحوال الجوية، والتفاعلات الكيميائية الطبيعية في الهواء لتشكيل ما نتنفسه—مقدّمات تهم العديد من المدن الساحلية حول العالم.

الملف الجوي الخفي لمدينة ساحلية

قاس الفريق باستمرار الجسيمات المحمولة جوًا بحجم يتراوح بين 7 و300 نانومتر—أحجام أصغر بكثير من عرض شعرة الإنسان—فوق حي حضري قرب ساحل شيامن. كما سجّلوا ملوثات هواء شائعة ومستويات الضوء الشمسي ودرجة الحرارة والرطوبة والرياح. بالمقارنة مع المدن الداخلية الكبرى في الصين، كان تلوث الجسيمات في شيامن منخفضًا نسبيًا وبقي تحت الحدود الوطنية لكتلة الجسيمات الدقيقة. ومع ذلك، ظل عدد الجسيمات الدقيقة في الهواء أعلى بكثير مما هو عليه في المواقع الساحلية البكر، ما يدل على أن النشاط البشري المحلي يشكل غلاف المدينة الجوي بقوة رغم سمعتها الأنظف.

هبوط ثم صعود ثم استقرار

لفصل التقلبات قصيرة الأمد عن الأنماط الأعمق، استخدم الباحثون مرشح سلاسل زمنية يفكك التغيرات اليومية والموسمية والطويلة الأجل. وجدوا أن عدد الجسيمات انخفض عمومًا من 2020 إلى 2022، ثم تعافى في 2023 واستقر بعد ذلك. توافقت هذه السلسلة مع ضوابط انبعاثات صارمة وانخفاض النشاط البشري في الجزء الأول من الفترة، تلاها عودة تدريجية للحياة الطبيعية بعد تخفيف القيود المرتبطة بالجائحة. على مدى الفترة بأكملها، أصبحت الجسيمات ذات النطاق الحجمي المتوسط المرتبطة بحركة المرور ومصادر الاحتراق الأخرى أكثر أهمية، بينما انخفضت أصغر الجسيمات قليلًا مقارنة بالبداية، ما يشير إلى أن بعض أنواع الانبعاثات خضعت لرقابة أفضل من غيرها.

ولادة جسيمات جديدة في السماء

محور مهم في الدراسة هو أحداث «تكوّن الجسيمات الجديدة»—لحظات تتجمع فيها غازات الجو فجأة لتكوّن أسرابًا من الجسيمات فائقة الدقة التي قد تنمو لاحقًا إلى أحجام أكبر. اتضح أن هذه الأحداث شائعة في شيامن، حدثت في أكثر من يوم من كل ثلاثة أيام وبلغت ذروتها في الصيف والخريف. في تلك الأيام، ظهرت دفعة من الجسيمات صغيرة جدًا ثم توسعت في الحجم على مدى عدة ساعات. تتبع الباحثون سرعة نمو هذه الجسيمات المولودة حديثًا وقدّروا مساهمة مكون رئيسي، حمض الكبريتيك. وجدوا أن سرعة النمو تباطأت من 2020 إلى 2021، ثم تسارعت مرة أخرى واستقرت، بينما أظهر حمض الكبريتيك نفسه انخفاضًا مستمرًا. يشير هذا التباين إلى أن أبخرة أخرى—من المرجح أن تكون من الأنشطة البشرية والعمليات الطبيعية—تلعب أيضًا دورًا رئيسيًا في تكوين الجسيمات الجديدة في هذا الهواء الساحلي.

الطقس والرياح والحياة الحضرية تتضافر

لفك أدوار الطقس والنشاط البشري، طبق الفريق تقنية تعلم آلي «أزالت تأثير الطقس» من البيانات—بمعنى طرح السؤال كيف كانت ستكون مستويات الجسيمات لو ظلّت العوامل الجوية ثابتة. أظهرت هذه التحليلات أن تغيُّر الانبعاثات من الناس والمركبات كان القوة المهيمنة خلف التحولات طويلة الأجل في أعداد الجسيمات، بما في ذلك الانتعاش بعد 2022. ومن بين عوامل الطقس، برزت الشمس والرياح الشمالية–الجنوبية. أدت أشعة الشمس الأقوى إلى تفضيل تكوّن جسيمات جديدة عبر تحفيز التفاعلات الكيميائية، بينما جلبت الرياح على طول الساحل هواءً ملوثًا أو أنظف إلى المدينة. وكشفت تحليل عن مجموعات نمطية لأحجام الجسيمات عن عدة «بصمات مصدر» مميزة، منها الهواء الحضري الخلفي، وحركة المرور اليومية والحمل الثقيل، والتلوث المنقول من مناطق أخرى، والجسيمات المتشكلة بكيماويات ضوء النهار، والجسيمات المنتجة أو المعدلة ليلًا.

ماذا يعني هذا لجو المدن الساحلية

بعبارات بسيطة، تُظهر هذه الدراسة أنه حتى في مدينة ساحلية ذات تلوث جسيمات معتدل نسبيًا، يتحكّم ما يفعله الناس على الأرض وكيف يتحرك الهواء أعلاهم بشكل وثيق في الغبار غير المرئي الذي نتنشقه. وفّر تكوّن الجسيمات الجديدة وحده نحو سدس إلى ربع الجسيمات فائقة الدقة، خصوصًا في الفصول الدافئة، بينما بقيت حركة المرور مساهمًا رئيسيًا على مدار العام. يظهر سجل الدراسة الخماسي السنوات أن الضوابط المستمرة على الانبعاثات يمكن أن تقلل أعداد الجسيمات، لكن المكتسبات قد تتآكل بسرعة مع عودة النشاط. من خلال توضيح كيفية تداخل الانبعاثات المحلية والتفاعلات الكيميائية والرياح الإقليمية عبر حدّ البر–البحر، تقدّم النتائج أساسًا علميًا لوضع سياسات جودة هواء أكثر ذكاءً تحمي الصحة العامة والمناخ في المدن الساحلية.

الاستشهاد: Li, L., Li, M., Fan, X. et al. Trends and source contributions of particle number size distribution over 2020-2024 in coastal city of Southeast China. npj Clean Air 2, 25 (2026). https://doi.org/10.1038/s44407-026-00069-2

الكلمات المفتاحية: الجسيمات فائقة الدقة, تلوث الهواء الساحلي, تكوّن جسيمات جديدة, انبعاثات حضرية, كيمياء الغلاف الجوي