Forskeren modellerer de vigtigste transformationer, som emissioner gennemgår i atmosfæren

Josh Moss er ph.d. studerende i laboratoriet til professor Jesse Kroll, hvor han studerer atmosfærisk kemi og undersøger kemien i gasser og partikler i atmosfæren, som mennesker frigiver og deres interaktioner med eksisterende partikler i atmosfæren. Han fokuserer på organiske kemiske reaktioner, der opstår i atmosfæren, hvilket bidrager væsentligt til smogdannelse. I laboratoriet, han bruger et kontrolleret atmosfærisk kammer til at udføre fysiske eksperimenter på gasfasereaktionerne, der stammer fra smogpartikler. Moss arbejder også på computermodeller til kemisk reaktion og forudsigelser. Hans forskning vedrører kemikalier, der almindeligvis findes i store byer som Los Angeles, Houston, og Mexico City, og han er interesseret i de konsekvenser, disse mikropartikler har på menneskers sundhed og klimaændringer.

Sp .:Hvad er virkelige konsekvenser af din forskning?

A:Primært, meget af det jeg studerer er relateret til byforurening. Mit arbejde er i øjeblikket centreret om at forstå de virkninger, benzin, bilemissioner, og kraftværksemissioner har betydning for smogdannelse, og hvilken indvirkning de kan have på miljøets fremtid. På grund af atmosfærens kompleksitet, det er svært at nedbryde alle de kemiske reaktioner, der fører til smogdannelse, derfor er dette blevet fokus for vores forskning nu.

Jeg beskæftiger mig mest med bykemikalier, fordi de generelt er blevet undersøgt mindre end biologisk udsendte kemikalier, og bysmog har negative virkninger på menneskers sundhed i tætbefolkede byer. Med hensyn til menneskers sundhed, små smogpartikler er generelt skadelige for mennesker at indånde, fordi det kan føre til forskellige sygdomme såsom hjertesvigt, slag, lungesygdom, og visse former for kræft. Den største kilde til usikkerhed i globale klimamodeller er i disse små partikler. Lige nu, vi er usikre på, i hvilken grad partiklerne påvirker Jordens temperatur og klima. Det, vi ved, er, at nogle partikler kan sprede sollys, som afkøler Jorden. På den anden side, mørkere partikler absorberer sollys og kan faktisk varme jorden. Ud over dette, mange partikler fører til dannelse af skyer, hvilket også bidrager til både afkøling og opvarmning af Jorden.

Mennesker øger koncentrationen af ​​partikler i atmosfæren regelmæssigt. For eksempel, små partikler kan stamme fra brænding eller partikler, der er dannet af kemikalier, der har reageret i atmosfæren, kendt som sekundær organisk aerosol. I løbet af deres reaktioner, de har en tendens til at hænge sammen med andre kemikalier. Selvom de ikke udsendes som partikler, på grund af de kemiske reaktioner, de gennemgår, partikler dannes. At forstå sekundær organisk aerosol er virkelig kernen i min forskning. For eksempel, hvis du ser på et foto af LA, smogdannelsen over byen er yderst synlig, fordi de har en overflod af mennesker i et koncentreret område med utallige biler. Kombinationen af ​​gasemissioner sammen med den varme, solskinsvejr skaber den perfekte tilstand for at danne en masse smogpartikler. Det er det, jeg virkelig er interesseret i, når det kommer til min forskning.

Sp .:Hvilke muligheder har du haft for at dykke dybere ned i din forskning?

A:Jeg blev tilbudt muligheden for at tage til Paris sidste sommer, hvilket har ført ind i den næste spændende fase af min forskning, computermodellering. Vi samarbejder med et laboratorium i Paris, der har udviklet en unik software kaldet GECKO-A, der kan forudsige kemiske reaktioner i atmosfæren, giver mig en ny vej til at forfølge i min forskning. Professor Kroll skrev et tilskud, finansieret af MIT International Science and Technology Initiatives med laboratoriet i Paris, det gjorde det muligt for mig at rejse til Frankrig i næsten en måned for at lære at bruge softwaren. Softwaren er meget kompleks, stole på kvantekemisk viden for at forudsige reaktioner. Jesse og jeg er spændte på, hvad det kan fortælle os om atmosfæren, som eksperimenter ikke kan.

Atmosfæren er uden tvivl det mest komplekse kemiske system på Jorden, hvilket gør det utrolig svært at studere. Efter flere timers reaktion, en enkelt kemisk art kan omdanne til millioner af forskellige kemikalier. Selvom vi udfører eksperimenter i et kontrolleret atmosfærisk kammer i vores laboratorium, det er umuligt at måle og kvantificere hvert kemikalie, der genereres under en reaktionssekvens. For at dykke mere ned i min forskning, Jesse og jeg synes, at den bedste fremgangsmåde er at sammenligne vores eksperimentelle resultater med modelsimuleringsresultaterne for at forbedre begge datasæt. Modellerne kan give os detaljeret indsigt i de forskellige kemiske veje i forbindelse med smogdannelse, og de eksperimentelle data kan tjene til at begrunde modelresultaterne i vores observerbare virkelighed.

Q:Hvad er det næste trin for dig?

A:Jeg arbejder stadig på at afslutte mit speciale, mine langsigtede mål er imidlertid at blive professor. Jeg elsker at undervise og udføre forskning, så en karriere som professor passer perfekt til mig. Jeg har haft flere muligheder for TA -klasser her på MIT, herunder Traveling Research Environmental Experience -klassen (TREX), hvor jeg tog til Hawaii med studerende for at studere vulkanske emissioner. TREX var en af ​​de mest tilfredsstillende undervisningsoplevelser, og jeg håber at kunne bære den spænding og glæde, jeg følte fra TREX, ind i alle mine fremtidige undervisningsindsatser.

For nylig, Jeg har overvejet et par andre potentielle karriereveje. Jeg er interesseret i miljølovgivning og offentlig politik, fordi det ville give mig mulighed for at anvende min forskning og viden for at hjælpe med at forme de politikker, der beskytter vores miljø. Jeg brænder meget for politik, og jeg har været bekymret over USA's faldende lederrolle på den globale scene, specifikt i spørgsmål vedrørende klimaforandringer. Jeg mener, at forskere bør tage en mere direkte rolle i udformningen af ​​kritiske politikker, og jeg vil med glæde bidrage på enhver måde, jeg kan. Min største passion ligger i at uddanne og informere mennesker om de vanskelige og ofte meget nuancerede miljøudfordringer, vi står over for. Jeg har holdt flere offentlige samtaler i Boston -området, og var vært for en række klasser for mellem- og gymnasieelever, som jeg synes er af afgørende betydning for vores kollektive fremtid. Jeg tror, ​​at vejen til at forbedre vores miljø, og mere generelt vores verden, ligger i uddannelse. Hvis jeg kan kommunikere min entusiasme for miljøvidenskab og kemi til andre, Jeg vil betragte det som et godt udført arbejde.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), et populært websted, der dækker nyheder om MIT -forskning, innovation og undervisning.