Jak drzewa zmieniają atmosferę

Anonim

Wznosząc się z drzew do atmosfery, izopren - bezbarwna, lotna, zawierająca węgiel mieszanina - pachnie mglisto jak opony. Pomógł nadać nazwę Blue Ridge Mountain i ma ogromny wpływ na chemię i skład atmosfery.

Naukowcy z Pacific Northwest National Laboratory chcieli dowiedzieć się, w jaki sposób izopren, po reakcji z innymi substancjami zwanymi utleniaczami, przekształca się w nowe cząstki zawierające węgiel zwane "wtórnym aerozolem organicznym" lub SOA w atmosferze.

W warunkach bardzo podobnych do bardzo odległych lasów naukowcy odkryli, że izopren był czynnikiem 2 lub więcej skutecznym w produkcji cząstek, niż wcześniej sądzono. Stwierdzili również, że tlenki azotu, zwykłe zanieczyszczenia, wpływają na te reakcje chemiczne i późniejszą produkcję cząstek.

"Nasza praca sugeruje, że bardziej złożone przedstawienie reakcji tworzenia izoprenu z SOA, zarówno z tlenkiem azotu, jak i bez niego, jest konieczne w modelach klimatycznych" - powiedział prowadzący i współautor zespołu dr John E. Shilling, atmosferyczny naukowiec z PNNL. "Wyniki te zapewnią lepszą reprezentację formowania SOA w przedprzemysłowej atmosferze iw dziewiczych regionach świata".

Podsumowując: wszystkie te niewidoczne cząstki mają dramatyczny wpływ na klimat Ziemi i jakość lokalnego powietrza.

Mgła unosząca się nad górami Blue Ridge w Wirginii zawiera izopren, reagując z innymi chemikaliami w atmosferze, tworząc cząsteczki. Cząstki te nadają mgnieniu jego niebieski kolor. Jednak wszechobecność izoprenu przeczy naszej wiedzy na temat tego, jak wchodzi w interakcję z utleniaczami - substancjami, które z nią reagują - tworząc nowe i unikalne cząsteczki wpływające na klimat.

W ramach badań PNNL zidentyfikowano nowe związki powstające w atmosferze dzięki starzeniu - podobnie jak utlenienie - izoprenu. Naukowcy proponują mechanizm wyjaśniający te reakcje, które poszerzą wiedzę na temat tego, jak proces ten zachodził w przedprzemysłowej atmosferze oraz w odległych i nieskazitelnych regionach globu, które są dzisiaj, daleko od ludzkich wpływów. Wyniki dostarczają również informacji o modelach klimatycznych dotyczących wpływu tlenków azotu lub NOx, emitowanych z silników i innych procesów spalania.

Zespół badawczy utlenił izopren w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych, wykorzystując komorę środowiskową o ciągłym przepływie. Naukowcy wykorzystują komorę zlokalizowaną w PNNL, aby zrozumieć procesy atmosferyczne i tworzenie SOA w kontrolowanych, odtwarzalnych warunkach. Mierzyli skład chemiczny gazu i cząstek w czasie rzeczywistym, stosując zaawansowane techniki spektrometrii mas. Systematycznie zmieniały one te warunki reakcji i mierzyły produkty chemiczne i wydajność cząstek organicznych w zależności od tych warunków reakcji. Kiedy zespół ocenił pomiary, zidentyfikowali nowe produkty z danych dotyczących masy. Następnie naukowcy zaproponowali mechanizm chemiczny, aby wyjaśnić powstawanie produktów.

W warunkach reakcji, które tradycyjnie uznaje się za nie sprzyjające wydajnemu tworzeniu SOA izoprenu, zespół zmierzył niespodziewanie wysoką wydajność masową SOA, które są czynnikami 2 lub więcej, większymi niż te typowo stosowane w sprzężonych chemii modelach klimatycznych. Z obecnością tlenku azotu (NO), wydajność SOA była początkowo stała, ale następnie gwałtownie zmniejszała się przy stężeniach wejściowych powyżej 50 ppbv (części na miliard na objętość). Pomiary online składu cząsteczkowego aerozolu wykazały, że los organicznych peroksokwasów drugiej generacji jest kluczem do zrozumienia wydajnego tworzenia SOA i wydajności NOx opisanych tutaj i w literaturze.

Naukowcy zintegrują nowy mechanizm identyfikacji z modelami atmosferycznymi, aby określić jego wpływ na atmosferę. Ponadto powtórzą opisane tu eksperymenty w szerszym zakresie warunków reakcji.

menu
menu