Исследования в Европе, США и Японии показывают, что вокруг аэропортов их концентрация особенно высока, и это вызывает опасения за здоровье людей. Кроме того, известно, что выхлопные частицы формируют инверсионные следы, которые влияют на нагрев атмосферы. Ученые изучают, как это может изменить климат.

Чаще всего реактивные двигатели гражданских самолетов выбрасывают летучие частицы (содержащие сульфаты или органику), а не сажу. Но как именно они образуются, до конца не ясно. Команда ученых исследовала физико-химические свойства выхлопных наночастиц — и летучих, и сажи — чтобы понять механизм их формирования.

На тестовой площадке в аэропорту Цюриха ученые собрали образцы частиц прямо на выходе из двигателя и в 15 метрах от него. Их структуру рассмотрели под электронным микроскопом.

Результаты опубликованы в издании ACS ES&T Air.

Оказалось, в выхлопе есть четыре типа частиц:

• Классическая сажа — слоистые, с хаотичной графитоподобной структурой.
• Луковичные — с концентрическими слоями, как у лука.
• Аморфные — без четкой кристаллической решетки.
• Следовые — почти прозрачные, едва различимые.

Раньше «луковичные» частицы в выхлопе или атмосфере не находили. У самой сажи доля резко падает уже в 15 метрах от двигателя — меньше 1%. Зато остальные три типа преобладают. Это сферические частицы 10–20 нм, вероятно, образованные из органики моторного масла.

Необычная структура влияет на свойства частиц: как быстро они испаряются, как реагируют с окружающей средой, как ведут себя в легких. Особенно интересны «луковичные» — в нанотехнологиях их получают, воздействуя на сажу высокой энергией. Как они образуются в двигателе — загадка. Их поведение в атмосфере и организме может отличаться от других частиц, а значит, нужно больше исследований, чтобы оценить риски для климата и здоровья.

Этот анализ помогает:

• Оценить реальный вред авиации — не только через CO₂, но и через наночастицы.
• Улучшить двигатели — если понять механизм образования частиц, можно снизить выбросы.
• Предсказать климатические эффекты — например, как именно инверсионные следы влияют на температуру.
• Развить нанотехнологии — если «луковичные» частицы образуются в двигателях, возможно, их можно синтезировать дешевле.

Исследование проводилось на одном типе двигателей в контролируемых условиях. В реальности состав выхлопа зависит от режима работы, возраста двигателя, топлива. Нужны данные с разных самолетов — особенно старых моделей.

Ранее мы рассмотрели возможные перспективы зеленой авиации.