5 Minuten
Netikėtas aukštos aukštumos taršos šaltinis
Perkloratai yra chloro turinčių junginių šeima, žinoma dėl to, kad trukdo skydliaukės hormonų gamybai ir ilgai išlieka aplinkoje. Nors sintetiniai perkloratai naudojami sprogmenims, baterijoms ir raketų propultams, didžioji dalis gamtoje rastų perkloratų ilgą laiką mokslininkus stebino dėl cheminių žymių, rodančių aukštos energijos procesus viršutinėje atmosferoje. Naujas oro tyrimas dabar susiejo natūralią perkloratų susidarymą su stratosfera, maždaug 10–50 kilometrų (6–31 mylių) virš Žemės, ir identifikavo dalelių tipus, ant kurių kaupiasi šios toksiškos molekulės.
Misija ir metodai: mėginiai iš stratosferos
Tyrėjai surinko aerozolių mėginius kampanijos, orientuotos į stratosferos daleles, metu, naudodami NASA WB-57 tyrimų lėktuvą, kuris skrenda iki maždaug 19 000 metrų (62 000 pėdų). Šie skrydžiai atliko išsamius cheminių ir fizinių matavimų mažyčių dalelių, kabančių stratosferoje. Komanda analizavo atskirų dalelių sudėtį ir palygino aptiktus perkloratus su žinomomis perkloratų žymėmis iš kitų šaltinių, pavyzdžiui, raketų kuro. Jų darbas paskelbtas liepos 28 d. numeriu žurnale Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Pagrindiniai rezultatai: perkloratai prisijungia prie dūmų ir organikos turinčių dalelių
Priešingai lūkesčiams, perkloratai nebuvo susiję su gausiais sieros rūgšties aerozoliais, kurie dominuoja stratosferoje. Vietoje to toksiški chloro junginiai aptikti beveik išimtinai ant dviejų mažiau paplitusių dalelių tipų: azotu praturtintų aerozolių ir iš dūmų bei organinės kilmės medžiagų susidariusių dalelių. Šios nešėjos įprastomis sąlygomis retai pasiekia stratosferinius aukščius, todėl atradimas yra netikėtas ir svarbus norint suprasti perkloratų formavimąsi ir transportavimą.
Stratosferos perkloratų cheminis „pirštų atspaudas" nesutapo su raketų kuro perkloratais, o tai rodo, kad įprasti raketų paleidimai nėra pagrindinis natūralių perkloratų, kuriuos matavo, šaltinis. Įrodymai rodo vietinį formavimąsi stratosferoje, greičiausiai įtraukiant aukštos energijos procesus, pavyzdžiui, sąveikas su kosminiais spinduliais ir vėlesnę chloro chemiją ant specifinių dalelių paviršių.
Pasekmės gruntiniam vandeniui ir žmogaus veiklai
Pagrindinis klausimas dabar yra, ar stratosferos aerozolių sudėties pokyčiai — kuriuos skatina žmogaus veikla — galėtų padidinti perkloratų gamybą ir jų nusodinimą ant Žemės paviršiaus. Ant žemės nusėdę perkloratai gali patekti į gruntinį vandenį ir itin ilgai išlikti sausose aplinkose; 2010 m. tyrimas apskaičiavo, kad jie gali išlikti bent 10 000 metų aridiškose vietovėse. Padidėjęs miškų gaisrų dūmų kiekis, ugnikalnių išmetimai ar sąmoningas dalelių įvedimas į stratosferą klimato inžinerijos tikslais teoriškai galėtų pakeisti tų specifinių nešėjų, palankių perkloratų susidarymui, gausumą.
"Nežinome, ar dalelių pakeitimai stratosferoje sukeltų daugiau perkloratų ar ne," sakė Daniel Murphy, NOAA Cheminių mokslų laboratorijos aerosolinių savybių ir procesų programos vadovas. Jis pabrėžė, kad naujieji rezultatai akcentuoja tikslių laboratorinių ir lauko tyrimų poreikį siekiant nustatyti, ar žmogaus sukelti stratosferos dalelių pokyčiai netyčia gali padidinti šį kelią, vedantį link ilgalaikių gruntinio vandens teršalų.
Reguliacinis ir planetos kontekstas
Reguliuotojai jau atkreipė dėmesį: JAV Aplinkos apsaugos agentūra (EPA) pranešė apie planus pasiūlyti nacionalines perkloratų geriamojo vandens taisykles. Tuo tarpu perkloratai taip pat aptikti Marse, todėl planetos mokslininkai sukūrė analizės metodikas, kurias galima pritaikyti Žemės laboratoriniams tyrimams apie perkloratų chemiją. Šios laboratorinės galimybės bus svarbios tikrinant, ar siūlomos geoinžinerijos priemonės arba išaugusios miškų gaisrų emisijos galėtų sustiprinti perkloratų susidarymą aukštuose atmosferos sluoksniuose.
Ekspertų įžvalgos
Dr. Elena Vargas, atmosferos chemikė ir mokslo komunikatorė, komentuoja: "Šis tyrimas primena, kad labai mažos dalelės aukštai atmosferoje gali turėti didelę reikšmę, kai jos galiausiai nusėda ant paviršiaus. Suprasti, kurios dalelės veikia kaip cheminės platformos, yra būtina prieš svarstant bet kokius tyčinius įsikišimus į stratosferą."
Dr. Michael Chen, buvęs NASA aerosolų specialistas, papildo: "WB-57 matavimai suteikė beprecedentės detalės. Kiti žingsniai — kontroliuojami laboratoriniai eksperimentai, siekiant atkartoti chemiją, ir išplėstas oru atliekamas mėginių ėmimas, kad būtų nustatyta, kiek plačiai šios perkloratų nešančios dalelės paplitusios sezoniniu ir geografiniu požiūriu."
Išvada
Aukštos atmosferos matavimai atskleidė, kad natūraliai susidarantys perkloratai formuojasi ant azotu turtingų ir iš dūmų kilusių dalelių stratosferoje, o ne ant gausesnių sieros rūgšties aerozolių. Šis atradimas patikslina mūsų supratimą apie atmosferos chloro chemiją ir kelia svarbius klausimus, kaip žmogaus veikla — miškų gaisrų intensyvėjimas, emisijos ar siūlomi dalelių įvedimai į stratosferą geoinžinerijos tikslais — galėtų paveikti ilgalaikį gruntinio vandens užterštumą. Tolimesni laboratoriniai tyrimai ir išplėstinis stebėjimas bus būtini vertinant rizikas ir formuojant aplinkos apsaugos reglamentavimą bei sprendžiant geoinžinerijos pasiūlymų pasekmes atmosferos chemijai.
Quelle: livescience
Kommentare