Forskere opdager bromatomer i forårets Arktis

For første gang, forskere ved University of Michigan har opdaget bromatomer i atmosfæren, og ved at gøre det, har bekræftet reaktionsvejen, hvorigennem kviksølv fjernes fra atmosfæren og kommer ind i økosystemet i forårets Arktis.

Kviksølv er et særligt giftigt forurenende stof, der i vid udstrækning udsendes gennem menneskelige aktiviteter såsom kulfyrede kraftværker. Fordi det er langlivet - hvilket betyder, at det ikke reagerer med mange forbindelser i atmosfæren - samler det sig i fjerntliggende områder som Arktis, ifølge U-M kemiker Kerri Pratt.

Kviksølv kan være en alvorlig fare for folkesundheden. Når det kommer ind i økosystemet, det samler sig i fisk. Jo længere oppe i fødekæden fisken er, jo mere kviksølv ophobes det.

Forskere har længe haft mistanke om, at brom reagerer med ozon, en drivhusgas, og kviksølv, men ingen havde målt bromatomer i atmosfæren. Seniorforfatter Pratt og hendes team, som inkluderer første forfatter Siyuan Wang, nu en Advanced Study Program postdoc-stipendiat ved National Center for Atmospheric Research, har offentliggjort deres resultater i Proceedings of the National Academy of Science .

"Vores resultater har implikationer over hele verden, " sagde Pratt, den Seyhan N. Ege adjunkt i kemi. "Selvom denne kemi er mest udbredt i Arktis, reaktionerne med kviksølv forekommer i den øvre troposfære i troperne samt andre marine lokaliteter. Reaktionen af ​​bromatomer med ozon og kviksølv havde været antaget i årtier, men ingen havde faktisk været i stand til at måle denne kemiske art for at bekræfte, at det er den kemi, der sker."

Den unikke kemi opstår, når sollys rammer den salte sne i Arktis. Kemiske reaktioner i overfladesneen producerer det, der kaldes molekylært brom - to bromatomer, der er hægtet sammen. Når sollys rammer dette molekyle, det bryder op og danner bromatomer.

Brom er så reaktivt og ved så lave niveauer, at det er meget svært at måle i atmosfæren, ifølge Wang, der ledede arbejdet som postdoc i Pratt-laboratoriet. Sammen med Pratt lab doktorand Stephen McNamara, de brugte meget tid i laboratoriet på at syntetisere bromatomer på ekstremt lave niveauer for at bevise deres arktiske målinger.

Forskerne opstiller prøvetagningsinstrumenter på den arktiske tundra. Luft suges gennem et omhyggeligt designet indløb ind i en enhed kaldet et kemisk ioniseringsmassespektrometer. Spektrometret måler massen af ​​produkterne i prøven, som fortæller forskerne, hvad der var i luften.

Bromatomer er også svære at måle, fordi der er få steder de findes på jorden, ifølge Wang. Disse steder omfatter snepakker over arktiske og antarktiske områder og over troperne i den øvre troposfære - placeret omkring 8 miles over Jorden.

"Med denne nye evne til at måle bromatomer, vi kan forbedre vores evne til at forudsige kviksølvkemi på globalt plan, " sagde Wang.

"Det var virkelig spændende at være i stand til at måle disse atomer, da dette er kemi, der var blevet antaget, men kan ikke måles, i flere årtier, " sagde Pratt.