Тенденции и вклад источников в распределение по числу частиц по размерам за 2020–2024 гг. в прибрежном городе юго-восточного Китая

Почему крошечные частицы воздуха важны прямо сейчас

Невидимые вкрапления в воздухе кажутся далекими от повседневной жизни, но они тихо влияют на наше здоровье, местную погоду и даже глобальный климат. В этом исследовании внимание сосредоточено на таких крошечных частицах в Сямэне — теплому, влажном прибрежном городе на юго‑востоке Китая. Отслеживая, как менялось число и размер частиц в воздухе в 2020–2024 годах, авторы показывают, как городская жизнь, погодные колебания и естественные химические реакции в воздухе вместе определяют то, чем мы дышим — давая подсказки, актуальные для многих прибрежных городов по всему миру.

Скрытый профиль воздуха прибрежного города

Команда непрерывно измеряла частицы в воздухе размером от 7 до 300 нанометров — размеры, значительно меньшие ширины человеческого волоса — над городским районом у побережья Сямэня. Они также фиксировали обычные загрязнители воздуха, уровень солнечного излучения, температуру, влажность и ветер. По сравнению с большими внутренними мегаполисами Китая общее загрязнение частицами в Сямэне было относительно невысоким и оставалось ниже национальных пределов по массе мелких частиц. Тем не менее число ультрамелких частиц в воздухе было явно выше, чем в чистых прибрежных районах, что показывает: несмотря на более чистую репутацию, местная человеческая деятельность сильно формирует атмосферу города.

Падение, рост и новый подъём

Чтобы отделить краткосрочные колебания от более глубоких закономерностей, исследователи применили фильтр временных рядов, который разделяет суточные, сезонные и долгосрочные изменения. Они обнаружили, что число частиц в целом снижалось с 2020 по 2022 год, затем восстановилось в 2023 году и стабилизировалось позднее. Этот рисунок согласуется со строгими мерами по сокращению выбросов и снижением активности людей в ранний период, за которыми последовало постепенное возвращение к обычной жизни по мере ослабления ограничений, связанных с пандемией. За весь период частицы среднего размера, ассоциируемые с дорожным движением и другими процессами сжигания, стали более значимой долей, тогда как мельчайшие частицы оказались немного реже, чем в начале — что указывает на то, что одни типы выбросов удалось контролировать лучше, чем другие.

Рождение новых частиц в атмосфере

Ключевой темой исследования стали события «образования новых частиц» — моменты, когда газы в воздухе внезапно объединяются, создавая рои ультрамелких частиц, которые затем могут вырасти до больших размеров. Такие события оказались удивительно частыми в Сямэне: они происходили более чем в каждый третий день и достигали пика летом и осенью. В эти дни наблюдался всплеск крайне мелких частиц, которые в течение нескольких часов росли в размерах. Исследователи отслеживали скорость роста новорожденных частиц и оценивали вклад ключевого компонента — серной кислоты. Оказалось, что скорость роста замедлялась с 2020 по 2021 год, затем снова ускорялась и выравнивалась, в то время как концентрация серной кислоты демонстрировала устойчивое снижение. Такое несоответствие говорит о том, что другие пары — вероятно, как антропогенного, так и природного происхождения — также играют важную роль в формировании новых частиц в этом прибрежном воздухе.

Погода, ветры и городская жизнь работают вместе

Чтобы различить роли погоды и человеческой деятельности, команда применила метод машинного обучения, который «удалял» влияние метеоусловий из данных — по сути, отвечая на вопрос, какими были бы уровни частиц при постоянной метеорологии. Этот анализ показал, что изменения в выбросах от людей и транспортных средств были доминирующей силой, определяющей долгосрочные сдвиги в численности частиц, включая восстановление после 2022 года. Среди погодных факторов особо выделялись солнечное излучение и ветры с севера на юг. Более сильное солнце способствовало образованию новых частиц, стимулируя химические реакции, тогда как ветры вдоль побережья приносили в город как загрязнённый, так и более чистый воздух. Кластерный анализ закономерностей распределения по размерам частиц дополнительно выявил несколько характерных «отпечатков» источников, включая фоновый городской воздух, обычный и интенсивный трафик, перенесённое из других регионов загрязнение, частицы, образующиеся в ходе дневной фотохимии, и частицы, образующиеся или преобразующиеся ночью.

Что это означает для качества воздуха в прибрежных городах

Проще говоря, работа показывает: даже в прибрежном городе с относительно умеренным уровнем загрязнения по числу частиц, поведение людей и то, как движется воздух, решающим образом контролируют невидимую пыль, которой мы дышим. Только процессы образования новых частиц обеспечивали примерно от одной шестой до одной четверти всех ультрамелких частиц, особенно в тёплые сезоны, в то время как трафик оставался важным вкладчиком круглый год. Пятилетний реестр наблюдений демонстрирует, что устойчивые меры по сокращению выбросов могут снизить число частиц, но достижения легко теряются при восстановлении активности. Проясняя взаимодействие местных выбросов, химии и региональных ветров на границе суши и моря, результаты дают научную основу для более продуманных мер по охране качества воздуха, направленных на защиту здоровья населения и климата в прибрежных городах.

Цитирование: 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

Ключевые слова: ультрамелкие частицы, прибрежное загрязнение воздуха, образование новых частиц, городские выбросы, атмосферная химия