Как измерить химическое соединение, которое существует в атмосфере менее секунды?
Это вопрос, на который атмосферные химики пытались ответить десятилетиями. Соединение: гидроксильные радикалы, также известные как радикалы ОН. Эти окисляющие химические вещества имеют жизненно важное значение для тонкого химического баланса атмосферы, действуя как естественные очистители воздуха для удаления из атмосферы органических соединений и парниковых газов, таких как формальдегид и метан. Но радикалы ОН также инициируют реакции, приводящие к образованию вторичных загрязнителей, влияющих на здоровье человека и климат, таких как органические твердые частицы и озон..
Исследователи спорят о том, могут ли загрязняющие вещества, выбрасываемые в атмосферу в результате деятельности человека, в частности оксиды азота (NOx), влиять на уровни радикалов ОН в нетронутой атмосфере, но количественно определить эту взаимосвязь было сложно. Теперь исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS) провели количественную оценку влияния загрязнения NOx на радикалы OH в тропических лесах Амазонки..
Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
В то время как отдаленный и, казалось бы, малонаселенный тропический лес может показаться странным местом для изучения последствий загрязнения окружающей среды человеком, на самом деле Амазонка является домом для одного из самых быстрорастущих городов в мире: Манауса, Бразилия. В Манаусе с населением более 2 миллионов человек наблюдается бум в различных отраслях промышленности, от нефтепереработки и химического производства до производства мобильных телефонов, судостроения и туризма.
Этот рост привел к значительному количеству загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу, и когда он движется по ветру и встречается с нетронутым воздухом из тропических лесов, он создает настоящую лабораторию для атмосферных химиков. Эта лаборатория - идеальное место для изучения влияния загрязнения на концентрацию ОН, так как здесь легко отличить незагрязненный местный воздух от воздуха, прошедшего над Манаусом.
«Поскольку мы смогли сопоставить незагрязненный воздух с загрязненным воздухом, это исследование дало нам прекрасную возможность понять, как загрязнение в результате деятельности человека повлияет на химический состав атмосферы, особенно в условиях продолжающейся урбанизации лесных массивов», - сказал Инцзюнь. Лю, бывший аспирант SEAS и первый автор статьи.
Исследователи измерили уровни изопрена, химического соединения, естественным образом выделяемого деревьями, а также уровни основных продуктов окисления изопрена OH. По мере увеличения концентрации ОН увеличивается отношение продуктов окисления к изопрену в атмосфере. Исследователи смогли вывести концентрации OH из измеренного отношения продукта к исходному, используя тонкую модель, которая учитывала множество смешанных факторов.
Исследователи собрали данные в районе тропических лесов, примерно в 70 км по ветру от Манауса, во время влажного и засушливого сезонов 2014 года. тропические леса резко выросли, увеличившись как минимум на 250 процентов.
«Наше исследование показывает, что окислительная способность тропических лесов подвержена антропогенным выбросам NOx», - сказал Скот Мартин, профессор экологических наук и инженерии Гордона Маккея, профессор наук о Земле и планетах в SEAS и старший автор исследования. бумага. «В будущем, если тенденции обезлесения и урбанизации сохранятся, эти повышенные уровни концентраций OH в атмосфере Амазонки могут привести к изменениям в химическом составе атмосферы, образованию облаков и осадкам."