5 Minutės
Netikėtas aukštutinės atmosferos taršos šaltinis
Perchloratai yra chloro turinčių junginių grupė, žinoma tuo, kad trukdo skydliaukės hormonų gamybai ir ilgai išlieka aplinkoje. Nors sintetiniai perchloratai naudojami sprogmenyse, akumuliatoriuose ir raketiniuose propelentuose, dauguma gamtoje aptinkamų perchloratų ilgą laiką kėlė mokslininkams klausimų dėl cheminių parašų, rodančių aukštos energijos procesus viršutinėje atmosferoje. Naujas oru atliktas tyrimas nustatė, kad natūralus perchloratų susidarymas vyksta stratosferoje, maždaug 10–50 kilometrų (6–31 mylių) virš Žemės, ir išskyrė dalelių tipus, kuriuose kaupiasi šios toksiškos molekulės.
Misija ir metodai: stratosferos mėginių ėmimas
Tyrėjai ėmė aerozolių mėginius per kampaniją, skirtą stratosferos dalelėms tirti, naudodami NASA tyrimų lėktuvą WB-57, kuris pakyla iki maždaug 19 000 metrų (62 000 pėdų). Šie skrydžiai atliko išsamius mažų stratosferoje suspensinių dalelių cheminius ir fizinius matavimus. Komanda išanalizavo atskirų dalelių sudėtį ir palygino aptiktus perchloratus su žinomais kitų šaltinių, pavyzdžiui, raketinio kuro, perchloratų parašais. Jų darbas publikuotas liepos 28 d. žurnale Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Pagrindiniai rezultatai: perchloratai prisitvirtina prie dūmų ir organikos turinčių dalelių
Priešingai lūkesčiams, perchloratai nebuvo susiję su gausybe stratosferoje dominuojančių sieros rūgšties aerosolų. Vietoje to, toksiškos chloro jungtys rasta beveik išimtinai ant dviejų rečiau pasitaikančių dalelių tipų: azotu praturtintų aerosolų ir nuo dūmų bei organinės medžiagos kilusių dalelių. Tokie nešiotojai įprastomis sąlygomis retai pasiekia stratosferos aukštį, todėl šis atradimas yra netikėtas ir svarbus siekiant suprasti, kaip susidaro ir kaip yra pernešami perchloratai.
Stratosferos perchloratų cheminis parašas neatitiko perchloratų iš raketinio kuro, o tai rodo, kad įprasti raketų paleidimai nėra pagrindinis natūralių šių junginių šaltinis. Įrodymai nurodo į vietoje stratosferoje vykstančią susidarymo grandinę, greičiausiai susijusią su aukštos energijos procesais, pavyzdžiui, sąveikomis su kosminėmis spindulėmis ir vėlesne chloro chemija ant specifinių dalelių paviršių.
Pasekmės gruntiniam vandeniui ir žmonių veiklai
Svarbiausias klausimas dabar yra, ar žmogaus veiklos sukeltos stratosferos aerosolų sudėties pokyčiai gali padidinti perchloratų gamybą ir jų nusėdimą ant Žemės paviršiaus. Ant žemės nusėdę perchloratai gali patekti į gruntinius vandenis ir sausose aplinkose išlieka itin ilgai; 2010 m. tyrimas spėjo, kad tokios sąlygos leidžia jiems išsilaikyti bent 10 000 metų. Padidėjęs miškų gaisrų dūmų kiekis, vulkaninės injekcijos arba sąmoningi dalelių injekcijų į stratosferą naudojant geoinžinerijos metodus teoriškai galėtų pakeisti tų konkrečių nešiotojų gausumą, kurie skatina perchloratų susidarymą.
"Nežinome, ar dalelių sudėties pasikeitimas stratosferoje sukels daugiau perchloratų ar ne," sakė Daniel Murphy, NOAA Cheminių mokslų laboratorijos aerosolų savybių ir procesų programos vadovas. Jis pabrėžė, kad nauji rezultatai atkreipia dėmesį į būtinybę atlikti tikslingus laboratorinius ir lauko tyrimus, kad būtų išsiaiškinta, ar žmogaus sukeltos stratosferos dalelių permainos netyčia nepadidintų šio ilgai išliekančių gruntinių vandens teršalų kelio.
Reguliavimo ir planetarinis kontekstas
Reguliuotojai jau tai stebi: JAV Aplinkos apsaugos agentūra (EPA) pranešė planus pasiūlyti nacionalines perchloratų geriamojo vandens taisykles. Tuo tarpu perchloratai taip pat aptikti Marse, todėl planetos mokslininkai sukūrė analitinius metodus, kuriuos galima pritaikyti Žemėje atliekamiems laboratoriniams perchloratų cheminiams tyrimams. Tokios laboratorinės galimybės bus svarbios tikrinant, ar siūlomos geoinžinerinės priemonės ar didėjančios miškų gaisrų emisijos gali sustiprinti perchloratų susidarymą aukštosiose atmosferos dalyse.
Ekspertų įžvalgos
Dr. Elena Vargas, atmosferos chemikė ir mokslo komunikatorė, komentuoja: "Šis tyrimas primena, kad labai mažos dalelės aukštoje atmosferoje gali turėti didelės reikšmės, kai jos pagaliau nusėda ant paviršiaus. Svarbu suprasti, kurios dalelės veikia kaip cheminės platformos, prieš svarstant bet kokias tyčines intervencijas stratosferoje."
Dr. Michael Chen, buvęs NASA aerosolų specialistas, priduria: "WB-57 matavimai suteikė precedento neturintį detalumą. Kiti žingsniai — kontroliuojami laboratoriniai eksperimentai, siekiant atkartoti chemiją, ir išplėsti oro mėginių ėmimą, kad būtų nustatyta, kiek plačiai ir sezoniniu bei geografinio požiūrio aspektais paplitusios šios perchloratus turinčios dalelės."
Išvada
Matuoti aukštai atmosferoje atskleidė, kad natūraliai susiformavę perchloratai atsiranda ant azotu praturtintų ir iš dūmų bei organikos kilusių dalelių stratosferoje, o ne ant gausesnių sieros rūgšties aerosolų. Šis atradimas tikslina mūsų supratimą apie atmosferos chloro chemiją ir kelia svarbius klausimus apie tai, kaip žmogaus veikla — miškų gaisrai, emisijos ar siūlomos stratosferos dalelių injekcijos — galėtų įtakoti ilgalaikę gruntinio vandens taršą. Tolimesni laboratoriniai tyrimai ir išplėstas stebėjimas bus esminiai vertinant rizikas ir formuojant aplinkosaugos reguliavimą bei bet kokias geoinžinerines pasiūlytas priemones.
Šaltinis: livescience
Komentarai