ستساعد الأبحاث التي أجراها علماء الكيمياء في جامعة جنوب الأورال الحكومية في الحد من تلوث الهواء في المدن الصناعية

في الوعي العام، الأوزون هو شيء لطيف وأكثر فائدة من الأكسجين: ذرتان من الأكسجين جيدتان، ولكن ثلاث ذرات أفضل. لكن في الواقع، هذا الغاز قد يكون خطيرا على صحة الإنسان. في الواقع، هناك أوزون مفيد. تقع بعيدًا في طبقة الستراتوسفير، على ارتفاع 25 كيلومترًا من سطح الأرض، حيث تؤدي طبقة الأوزون الأرضية وظيفة مهمة: فهي تضمن وجود الحياة على الكوكب، وتحمي سكان الأرض من الأشعة فوق البنفسجية الشمسية الزائدة.

يتشكل الأوزون الأرضي في الطبقات السفلى من الغلاف الجوي، وهذا الأوزون هو الخطير. وقد أظهرت دراسات دولية وجود صلة بين تركيزات الأوزون على مستوى الأرض وأمراض القلب والأوعية الدموية وأمراض الرئة. لا ينبعث الأوزون الأرضي من أي صناعة، وهو ملوث ثانوي، ويتشكل في الغلاف الجوي، ولكن مصادر الأوزون غير واضحة. إن تحديد هويتهم هو مهمة عالمية. لا توجد في روسيا مجموعات علمية كثيرة تدرس مشاكل الأوزون التروبوسفيري؛ ومن المعروف إجراء دراسات مماثلة في تومسك وموسكو. ومع ذلك، عند دراسة الغلاف الجوي، من المهم أن نأخذ في الاعتبار الخصائص المناخية لكل منطقة، ومصادر الأوزون وسلائفه، والتي تختلف من مدينة إلى أخرى.

يتم تطوير هذا الموضوع حاليًا في جامعة جنوب الأورال الحكومية، بما في ذلك في إطار منحة صندوق العلوم الروسي  24-27-20017  «تأثير الانعكاسات الحرارية على نوبات تلوث الهواء في مدينة صناعية». يقوم علماء تشيليابينسك بإجراء الأبحاث بالتعاون مع فرع تشيليابينسك التابع لهيئة الأرصاد الجوية الهيدرولوجية. تم إطلاق مراقبة تلوث الهواء بالأوزون في مدينة تشيليابينسك في مراكز مراقبة الدولة الثابتة على أساس تجريبي في عامي 2018-2019. وبعد ذلك اتجه خبراء الأرصاد الجوية إلى علماء من جامعة جنوب أستراليا. وتم إنشاء فريق عمل مشترك. وفي ديسمبر 2024، تم نشر أول مقال رئيسي، تمت كتابته بالاشتراك مع علماء من جامعة جنوب الأورال الحكومية ومركز تشيليابينسك للأرصاد الجوية المائية ومراقبة البيئة. تم نشر المقال في مجلة الجغرافيا والبيئة والاستدامة. يتم نشر المجلة من قبل الجمعية الجغرافية الروسية، كلية الجغرافيا بجامعة موسكو الحكومية التي تحمل اسم م.ف. لومونوسوف تم تضمين جامعة موسكو الحكومية ومعهد الجغرافيا التابع للأكاديمية الروسية للعلوم باللغة الإنجليزية، في الربع الثاني من قاعدة بيانات سكوبس.

قام العلماء بدراسة تفصيلية للتركيزات اليومية والموسمية للأوزون الأرضي في تشيليابينسك، بالإضافة إلى أسلافه - أكاسيد النيتروجين والمركبات العضوية المتطايرة، والتي يتكون منها الأوزون نتيجة لتفاعلات كيميائية ضوئية معقدة. وأظهرت الدراسات أن تركيزات الأوزون تتغير بشكل دوري وأن التأثير الرئيسي عليها في تشيليابينسك يأتي من انبعاثات الطاقة، وليس النقل. ويتم تأكيد ذلك من خلال حقيقة أن القيم القصوى لأكاسيد النيتروجين والأوزون لا تتزامن مع ساعات الذروة للمركبات الآلية، والتي في تشيليابينسك هي الساعة 9 صباحًا و8 مساءً، ولكنها تتزامن مع أحمال الذروة والانبعاثات من محطات الطاقة الحرارية في الساعة 7 صباحًا و1 ظهرًا و7 مساءً.

أظهرت الدراسات أنه بالإضافة إلى التأثير البشري، هناك مصادر طبيعية للأوزون وسلائفه. تم تسجيل أقصى مستويات الأوزون الموسمية في الشتاء والصيف. وهذا الوضع نموذجي بالنسبة لمناطق أوراسيا بأكملها. في تشيليابينسك، يحدث الحد الأقصى الربيعي بسبب العمليات الطبيعية. وأظهر تحليل بيانات الأقمار الصناعية أنه في مارس 2019، دخل الأوزون إلى منطقة تشيليابينسك مع الكتل الهوائية القادمة من كازاخستان وآسيا الوسطى. كما قام خبراء الأرصاد الجوية بتحليل تحركات الهواء على ارتفاع 300 هيكتوباسكال (حوالي 9 كم)، حيث يتشكل الطقس، والبيانات من جهاز قياس درجة حرارة الهواء الذي يسجل التغيرات في درجة حرارة الهواء على ارتفاعات مختلفة. وأظهر تحليل دقيق للحلقات التي شهدت تركيزات مرتفعة من الأوزون أنه خلال كل هذه الفترات، كانت تشيليابينسك على قمة إعصار، حيث تشكلت تيارات ميسوجيت في قطاعه الدافئ. وقد قامت هذه التيارات باحتجاز الأوزون وحمله إلى سطح الأرض، وإذا تم رصد انعكاسات شاذة خلال هذه الفترة، فإنها "حبست" الملوثات في المدينة. وقد ساهم ذلك في تكوين تركيزات الأوزون أعلى من الحد الأقصى المسموح به.

الحد الأقصى الثاني - هو الصيف. في الصيف يكون هناك المزيد من الإشعاع الشمسي، وفي الأيام المشمسة الحارة، وهي نموذجية لحالة مضادة للأعاصير، يتم تنشيط التفاعلات الكيميائية الضوئية ويتم تصنيع الأوزون بشكل نشط من المواد الأولية. إذا تشكلت انعكاسات ليلية أو نهارية شاذة في الأيام المناسبة للتكوين الضوئي الكيميائي للأوزون، فإنها تعيق انتشار الأوزون ويزداد تركيزه بشكل حاد.

إن فهم مصادر الأوزون سوف يسمح بتعديل خطط مراقبة هذا الملوث الخطير والخطير، فضلاً عن تطوير التدابير اللازمة للحد من انبعاثات المواد الأولية للأوزون. خلال البحث، تم اكتشاف زيادات ليلية في تركيزات الأوزون، ولا تزال طبيعتها غير واضحة، لذلك يواصل العلماء أعمالهم، بما في ذلك استخدام تقنيات الاستشعار عن بعد باستخدام بيانات الأقمار الصناعية.