Amazonas atmosfæres skiftende kemi

Hvordan måler man en kemisk forbindelse, der varer mindre end et sekund i atmosfæren?

Det er spørgsmålet, atmosfæriske kemikere har forsøgt at besvare i årtier. Forbindelsen:hydroxylradikaler - også kendt som OH-radikaler. Disse oxiderende kemikalier er afgørende for atmosfærens delikate kemiske balance, fungerer som naturlige luftscrubbere til at fjerne organiske forbindelser og drivhusgasser som formaldehyd og metan fra atmosfæren. Men OH-radikaler initierer også reaktioner, der fører til sekundære forurenende stoffer, der påvirker menneskers sundhed og klima, såsom organiske partikler og ozon.

Forskere har diskuteret, om forurenende stoffer udsendes fra menneskelige aktiviteter, især nitrogenoxider (NOx), kan påvirke niveauet af OH-radikaler i en uberørt atmosfære, men det har været svært at kvantificere det forhold. Nu, forskere fra Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) har kvantificeret effekten af ​​NOx-forurening på OH-radikaler i Amazonas regnskoven.

Forskningen er publiceret i Videnskabens fremskridt .

Mens en fjerntliggende og tilsyneladende tyndt befolket regnskov kan virke som et mærkeligt sted at studere virkningerne af menneskelig forurening, Amazonas er faktisk hjemsted for en af ​​de hurtigst voksende byer i verden:Manaus, Brasilien. Manaus, med mere end 2 millioner mennesker, har set et boom i en række industrier fra olieraffinering og kemisk fremstilling til fremstilling af mobiltelefoner, skibsbygning og turisme.

Denne vækst har ført til betydelige mængder af forurening frigivet til atmosfæren, og når den bevæger sig medvind og møder den uberørte luft fra regnskoven, det skaber et laboratorium i den virkelige verden for atmosfæriske kemikere. Dette laboratorium er det perfekte sted at studere virkningen af ​​forurening på OH-koncentrationer, da det er let at skelne uforurenet regional luft, fra luft, der var passeret over Manaus.

"Fordi vi var i stand til at sammenligne uforurenet luft med forurenet luft, denne forskning har givet os en fantastisk mulighed for at forstå, hvordan forurening fra menneskelig aktivitet vil påvirke den atmosfæriske kemi, især med fortsat urbanisering af skovområder, " sagde Yingjun Liu, en tidligere kandidatstuderende ved SEAS og førsteforfatter til papiret.

Forskerne målte niveauer af isopren, en kemisk forbindelse, der naturligt udsendes af træer, samt niveauer af større OH-oxidationsprodukter af isopren. Når OH-koncentrationen stiger, forholdet mellem oxidationsprodukter og isopren øges i atmosfæren. Forskerne var i stand til at udlede OH-koncentrationer ud fra det målte produkt-til-moderforhold, ved hjælp af en delikat model, der tog mange forvirrende faktorer i betragtning.

Forskerne indsamlede data i regnskovsregionen, omkring 70 km ned ad vinden fra Manaus, i de våde og tørre sæsoner i 2014. Forskerne fandt ud af, at ledsaget af stigningen i NOx-koncentrationen fra byforurening, dagtimerne højeste OH-koncentrationer i regnskoven steg i vejret, stigende med mindst 250 procent.

"Vores forskning viser, at oxidationskapaciteten over tropiske skove er modtagelig for menneskeskabte NOx-emissioner, " sagde Scot Martin, Gordon McKay professor i miljøvidenskab og teknik og professor i jord- og planetvidenskab ved SEAS og seniorforfatter til papiret. "I fremtiden, hvis tendenserne til skovrydning og urbanisering fortsætter, disse øgede niveauer af OH-koncentrationer i Amazonas atmosfære kan føre til ændringer i atmosfærisk kemi, skydannelse, og nedbør."