Учёный ТГУ: загрязнение воздуха опаснее, чем мы думаем

Исследование провёл Александр Ишматов из института инженерной и экологической безопасности Тольяттинского государственного университета (ИИиЭБ ТГУ). Его результаты показали, что используемые всеми крупнейшими мировыми организациями и регуляторами (Всемирная организация здравоохранения, Национальные агентства по охране окружающей среды и другие) математические модели оценки доз вдыхаемых частиц содержат фундаментальную ошибку, что приводит к серьёзной недооценке рисков для 80 % населения Земли, живущего в зонах с «триггерными» климатическими условиями.

Критическая уязвимость

Как рассказал Александр Ишматов, «баг» обнаружен во всех расчётных моделях.

– Базовые принципы современной аэрозольной дозиметрии* ошибочны из-за математического упрощения, сделанного десятки лет назад на ранних этапах развития из-за ограничений вычислительных мощностей. Это упрощение заключается в том, что все расчёты ведутся для нормальных внешних климатических условий: температура 22 °C и влажность 60 %, – отмечает Александр Ишматов. – Для всех других условий предполагается, что нос «мгновенно кондиционирует» любой воздух до 37 °C и 99,5 % влажности, но это в корне неверно.

Результаты учёного ТГУ показали, что при отклонении от этих условий ошибки в расчётах могут быть колоссальными.

Революционное открытие

Ключевое открытие исследования – явление спонтанной конденсации, которое возникает при вдыхании холодного (<20 °C) или влажного воздуха. Это приводит к пресыщению водяного пара (RH > 100 %) и резкой конденсации воды на поверхности частиц, и даже самые мелкие частицы (PM0.1–PM1) начинают расти в размерах. Например, субмикронные наночастицы дыма и выхлопных газов, обычно считающиеся относительно «безобидными», потому что они плохо задерживаются в лёгких и почти полностью выдыхаются обратно, могут увеличиваться в размерах в десятки раз прямо во время вдоха внутри дыхательных путей.

– Такие частицы уже не выводятся обратно, а оседают в лёгких, вызывая воспаление, повреждение тканей и другие серьёзные последствия. Таким образом, холодный воздух, по сути, превращает лёгкие в «ловушку» для токсинов и вирусов, а это в корне меняет «правила игры», – поясняет Александр Ишматов. – Мы первые в мире сейчас, и наше исследование – это прорыв на пути к полному пониманию влияния загрязнения воздуха на здоровье человека.

Масштаб проблемы

Загрязнение воздуха – главный фактор смертности в мире. По данным ВОЗ, оно становится причиной более 7 млн смертей в год. Автор исследования обращает внимание на то, что разные регионы планеты из-за климатических особенностей могут сталкиваться с различным уровнем риска даже при одинаковых уровнях загрязнения воздуха, при этом холодные регионы находятся в высокой зоне риска.

Выводы Александра Ишматова опубликованы в Science of the Total Environment – престижном международном рецензируемом журнале научных исследований окружающей среды и её взаимосвязи с человечеством.

(Ishmatov A. (2025). Supersaturation and nasal anatomy: Correcting critical gaps in aerosol dosimetry for equitable air pollution risk assessment. The Science of the total environment, 993, 180025. Advance online publication. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2025.180025).

*Аэрозольная дозиметрия – это совокупность методов и инструментов, используемых для количественной оценки дозы (количества) аэрозольных частиц, осаждающихся в различных отделах дыхательных путей человека или животного. Она занимается не просто измерением концентрации аэрозоля в воздухе, а именно тем, сколько этого аэрозоля фактически остается в теле и где.