Újabb antarktiszi légköri meglepetés: A bizonyítékok erősen oxidáló környezetet tártak fel a déli sarkon

Újabb antarktiszi légköri meglepetés: A bizonyítékok erősen oxidáló környezetet tártak fel a déli sarkon
Újabb antarktiszi légköri meglepetés: A bizonyítékok erősen oxidáló környezetet tártak fel a déli sarkon
Anonim

Több mint 15 évvel azután, hogy az Antarktisz feletti sztratoszférában egy ózonlyukat fedeztek fel, a távoli kontinens újabb légköri meglepetést okoz. A Georgia Institute of Technology vezette tudóscsoport meglepően magas szintű levegőtisztító oxidálószer a Déli-sark feletti felszínközeli légkörben. A felfedezés hatással van az antarktiszi jégmagokban tárolt történelmi globális éghajlati rekordok értelmezésére.

A hidroxil- (OH) gyökként ismert légköri oxidálószer nyári 24 órás átlagértéke magasabb, mint az egyenlítőn mért érték. A kutatók eredményeiket idén ősszel a Geophysical Research Letters folyóiratban számolják be.

Az OH gyökről széles körben elismerik, hogy létfontosságú a szennyezés és a természetben előforduló vegyszerek eltávolításában a levegőből az egész világon; megakadályozza ezen anyagok mérgező szintjének felhalmozódását.

"Amit ma már tudunk, az az az, hogy a felszínközeli légköri zóna, az úgynevezett kevert réteg (a felszíntől felfelé 20 és 200 méter közötti magasságig) erősen oxidáló környezet a Déli-sarkon" - mondta Doug Davis, a vezető kutató és professzor a Georgia Tech School of Earth and Atmospheric Sciencesben. "Ugyanannyira izgalmas, hogy kezdünk bizonyítékokat látni arra vonatkozóan, hogy ennek az oxidáló kémiának nagy része a hótakaróban is előfordul. Így, ha a dolgok eltemetnek a hóban, továbbra is aktív kémia lesz – beleértve az oxidációt is -, amely tovább módosíthatja a vegyszert. fajokat, mielőtt azok végső kémiai formájukban a jég csapdájába esnének."

Ezek az eredmények azt sugallják, hogy a glaciokémikusoknak – akik a sarki jégben rekedt vegyi anyagok nyomelemeinek elemzése alapján tanulmányozzák az éghajlatváltozást – sokkal óvatosabbnak kell lenniük az antarktiszi jégmagok értelmezésében – mondta Davis, akinek kutatócsoportja a Nemzeti Tudományos Alapítvány finanszírozta.Néhány eltemetett vegyi anyag változása további 5-10 évig folytatódhat, miután beszorultak a hótakaróba.

A megemelkedett nitrogén-monoxid (NO) jelenléte okozza az OH magas szintjét – magyarázta Davis. A NO kikerül a hótakaróból.

"A nitrogén-monoxid hóból való kibocsátása elvileg mindenhol előfordulhat, ahol nitrát-ionok halmozódnak fel a jégben, és ahol napsugárzás is van" - mondta Davis. "…A Déli-sark egyedülálló, mert az NO és más nitrogén-oxidok szintje csaknem egy nagyságrenddel magasabb, mint bárhol máshol." A kutatók tudják, hogy ennek a kémiának helyi vagy regionális hatásai vannak, bárhol is fordul elő. A globális hatás még mindig ismeretlen, tette hozzá Davis.

A Déli-sarkon a kutatók 24 órán keresztül rögzítették az OH gyökök szintjét; az átlagos mérés körülbelül 2 x 106 molekula volt légköbcentiméterenként több napos mintavétel során az 1998 decemberétől 1999 januárjáig tartó expedíciójuk során, majd 2000 decemberétől 2001 januárjáig.Az OH mérésére a tudósok a kiválasztott ionos kémiai ionizációs tömegspektrométer (SICIMS) technikát alkalmazták, amely az 1990-es évek elején lett az első érzékeny módszer ennek a gyöknek a mérésére. Fred Eisele, Georgia műszaki adjunktusa, a projekt másik vezető kutatója fejlesztette ki a SICIMS technikát. Eisele a Colo állambeli Boulderben található National Center for Atmospheric Research vezető tudományos munkatársa.

A NO mérésére a kutatók a jól bevált kemilumineszcenciás technikát alkalmazták olyan módosításokkal, amelyek az érzékenységet egy nagyságrenddel javították.

Bár még mindig vizsgálják azokat a tényezőket, amelyek miatt a Déli-sarkon az NO-szint meghaladja az 550 trillió levegő térfogatrészét (pptv), Davis szerint a legfontosabb tényező a légkör keveredési mélysége a sarkon. Nagyon változónak tűnik, és néha legfeljebb 25 méterrel van a felszín felett.

A megemelkedett NO szint (20-550 pptv) a felszínhez közeli atmoszférában reakcióba lép a hidroperoxigyökkel – amely kevésbé reaktív oxidálószer, mint az OH –, és átalakul OH-dá és nitrogén-dioxiddá.Ez utóbbi reakcióba lép az OH-val, és salétromsavat termel, amely visszatérhet a hóba, így zárt körforgást alkot.

"Nem arról van szó, hogy ez egy új kémia" - magyarázta Davis. "A legtöbbször a háttérben, távoli légkörben, ahol az NO szintje jellemzően 10 pptv alatt van, a hidroperoxilgyök nagy része reakcióba lép önmagával, és hidrogén-peroxidot hoz létre, amely elveszik a felszínen. De a Déli-sarkon, a Ennek a nagy nitrogén-monoxid-forrásnak a jelenléte miatt a hidroperoxil gyök túlnyomórészt NO-val reagál, így a reaktívabb OH gyök keletkezik.A nitrogén-monoxid szintjét mindenki hajlamos az égéshez társítani, így a Déli-sark az egyik utolsó hely a Földön, amelyre számítani lehet. hogy ilyen nagy koncentrációban találjunk nitrogén-oxidot."

Davis és munkatársai fedezték fel a magas NO és OH gyökszinteket az ISCAT nevű finanszírozott kutatási projektjükben, amely az antarktiszi troposzféra kénkémiai vizsgálatára irányult.A kutatók azt remélik, hogy jobban megértik a dimetil-szulfid (DMS) oxidációját az Antarktisz hideg körülményei között és magas szélességi fokain. Ez az információ abban is segít a glaciokémikusoknak, hogy jobban értelmezzék a kontinens 400 000 éves jégrekordjaiban szereplő szulfát- és metánszulfonát-koncentrációkat, mondta Davis.

Az Antarktisz partjainál végzett 1994-es tanulmányaik alapján a csapat az ISCAT-kutatást a Déli-sarkra helyezte át. Arra számítottak, hogy jelentős légköri szulfát- és DMS-transzportot fognak rögzíteni a parttól a sarkig.

"Nos, a kezdeti hipotézisünk téves volt…." – magyarázta Davis. "Nagyon kevés reagálatlan DMS volt, amely elérte a sarkot, mivel a Déli-sarkon a felszínhez közeli levegőben nagyon magas volt az OH-szint - és ami talán még fontosabb - az egész sarki fennsíkon."

Az emelkedett NO-szint erősen oxidáló környezetet tart fenn a sarki fennsíkon a nap 24 órájában, mondta Davis. Az OH gyök oxidálja a DMS nagy részét, mielőtt elérné a Déli-sarkot."A Déli-sarkon az oxidáló környezet valóban lenyűgöző" - mondta Davis. "…. Kezdetben nem volt értelme. Olyan volt, mintha valami távoli bolygó légkörét találták volna a Föld légkörébe kapcsolódva, de ez csak az Antarktiszi sarki fennsíkra korlátozódott."

A kutatók remélik, hogy többet tudnak megtudni a 2000-2001-es utazásuk adatainak elemzése során, és 2003-ban visszatérnek az Antarktiszra.

Az ISCAT-csapatban képviselt egyéb intézmények a Nemzeti Légkörkutatási Központ, az Új-Mexikói Állami Egyetem, a Kaliforniai Egyetem Irvine-ben, a Drexel Egyetem, a Minnesotai Egyetem, a New Hampshire Egyetem és az Arizonai Állami Egyetem.

Népszerű téma

Érdekes cikkek
Rólunk
Olvass tovább

Rólunk

A fishcustomaquariums.com webhelyről

Kapcsolatok
Olvass tovább

Kapcsolatok

A fishcustomaquariums.com oldal elérhetőségei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei
Olvass tovább

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei