NASA -instrument til mere præcist at måle ozon opdaget ved et uheld

NASA-forsker Tom Hanisco satte sig for at bygge et instrument, der er i stand til at måle et kortvarigt kemikalie, der renser atmosfæren for metan-en kraftig drivhusgas-men fandt i stedet ud af, at hans opdagelse overgik de bedste kommercielle instrumenter til måling af ozonniveauer.

Hans serendipitøse opdagelse har ført til indgivelse af en patentansøgning for et instrument, han kalder Rapid Ozone Experiment, eller ROZE, og en kaj ombord på et NASA -forskningsfly, som vil gennemføre en brande-relateret feltekampagne til sommer.

"Forskning og udvikling er aldrig spildt, "sagde Hanisco, en videnskabsmand ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Da vi startede denne udviklingsindsats, ozon var det fjerneste fra vores sind. "

God og dårlig ozon

Mens stratosfærisk ozon beskytter livet mod skadelig ultraviolet stråling, når det er i troposfæren forværrer det luftvejssygdomme, der dræber hundredtusinder af mennesker hvert år. Troposfærisk ozon dannes ved kemiske reaktioner mellem nitrogenoxider og flygtige organiske forbindelser. Dette sker, når forurenende stoffer udsendes af biler, kraftværker, industrielle kedler og andre kilder reagerer kemisk i nærvær af sollys.

Som resultat, U.S. Environmental Protection Agency regulerer overfladens ozonniveau og straffer byer, der overskrider accepterede niveauer.

ROZE Vigtigt for at forstå bykvalitet i byerne

ROZE, som Hanisco mener, forskere kunne bruge til at bestemme, hvor meget ozon der afsættes på jordoverfladen, er en version af et prototype -instrument, han oprindeligt udviklede til måling af hydroxyl, eller OH.

Selvom den er kortvarig og meget reaktiv, OH er naturens vaskemiddel:det renser atmosfæren for metan, en ødelæggende kraftig drivhusgas, der er mere effektiv end kuldioxid til at absorbere varme.

For bedre at måle hydroxyl, Hanisco indarbejdede en afprøvet og sand sand måleteknik kaldet gasfilterkorrelationsspektroskopi. Haniscos idé var at fylde et hulrum med hydroxyl produceret af hans prototype -instrument. Når den er fyldt, hydroxyl ville blokere alt lys ved absorberet hydroxyl ved bølgelængder. Da han slukkede hulrummet for at forhindre hydroxyl i at fylde det, instrumentet ville derefter måle alt lys påvirket af hydroxyl. Forskellen mellem de to målinger ville være proportional med overflod af hydroxyl i en søjle.

Ved testning, imidlertid, holdet stødte på vanskeligheder, da de forsøgte at producere hydroxyl. En luftlækage producerede ozon, som består af tre iltatomer. "Ozon forstyrrede, men vi lavede et par hurtige tal for faktisk at se, hvor meget ozon vi kunne se. Som det viste sig, instrumentet var overfølsomt over for dette molekyle, "Sagde Hanisco.

Med nogle justeringer, Hanisco og hans kollega, Reem Hannun, kunne forbedre instrumentets følsomhed over for ozon. Ifølge Hanisco, ROZE er 100 gange mere præcis end det bedste kommercielt fremstillede optiske instrument, Hanisco sagde, tilføjer, at hans instrument er let at bygge og relativt billigt.

Patent indgivet; Flykampagne i horisonten

Hanisco har indgivet en patentansøgning og planlægger nu at flyve instrumentet på en flykampagne kaldet FIREX-AQ, kort for brandindflydelse på regional til global miljø Eksperiment-luftkvalitet. Kampagnen, skal føres om bord på et DC-8-fly i juli-august, vil måle sporgasser og aerosolemissioner forårsaget af naturbrande i de vestlige USA og landbrugsbrande i det sydøstlige USA Selvom testning af ozonmålinger ikke er et fokus for FIREX-AQ, flymuligheden giver Hanisco og hans team en chance for at operere ROZE under flyveforhold.

ROZE har allerede skabt interesse blandt forskere ved offentlige myndigheder og universiteter. På grund af dens høje følsomhed og hurtige samplingshastigheder, de mener, at det kan fylde en vigtig niche i forståelsen af ​​ozonbudgettet. Nuværende ozoninstrumenter er effektive til at måle overordnede baggrundsniveauer, men er ikke dygtige til at afsløre, hvor meget der bliver deponeret på jordens overflade.

At have en bedre forståelse af ozonbudgettet er vigtigt for kommuner og stater, især hvis et område falder i ikke-opnåelse og straffes. "EPA har modeller, der kan forudsige, hvor meget ozon der dannes, "Sagde Hannun." Men disse modeller ved ikke rigtigt, hvor hurtigt det bliver deponeret. Hvis vi ikke kender satsen, vi kan ikke nøjagtigt modellere, hvordan ozon bevæger sig fra et område til det næste, eller hvor længe det vil blive ved med at være dannet. "

Hvad angår oprettelse af et instrument, der er følsomt over for hydroxyl, Hanisco har ikke givet op. Han indgav et patent på dette koncept, også, og planlægger at videreudvikle teknologien. "Selvom du ikke vinder, i sidste ende vinder du. Det var bestemt tilfældet her, "Sagde Hanisco.