当风把细小的沙漠沙尘吹到大气中时,沙尘中的碘会引发化学反应,破坏一些空气污染,但也会让温室气体停留更长时间。这一发现今天发表在《科学》杂志上科学进步这可能会迫使研究人员重新评估来自陆地的颗粒如何影响大气的化学成分。
科罗拉多大学博尔德分校的化学教授、CIRES研究员雷纳·沃尔卡默(Rainer Volkamer)说:“碘,一种作为营养物添加到食盐中的化学物质,正在吞噬大气中多尘空气中的臭氧。”几年前,Volkamer领导的团队用飞机在东太平洋上空进行了精确的大气测量。他说,这项新发现不仅对空气质量有影响,对气候也有影响——碘化学可以使温室气体停留更长时间,应该让我们停下来重新考虑涉及尘埃的地球工程方案。
"我们对碘循环的理解是不完整的,”Volkamer说。“陆地上有我们不知道的来源和化学成分,我们现在必须考虑这些。”
长期以来,大气研究人员一直对这样一种现象很感兴趣,即空气中的粉尘层通常在空气污染物臭氧中含量很低,臭氧浓度高时,会损害人的肺部甚至农作物。似乎是灰尘表面的某种化学物质正在吞噬臭氧,但没有人能够在实验室实验中证明这一点。Volkamer说,其他人对此进行了推测,但有很多疑问。相比之下,实验室实验长期以来一直表明,气态的碘可以吞噬臭氧,但灰尘和碘之间的联系只是暗示。
在2012年的一个数据集中,还有其他一些关于这个过程的诱人线索,这些数据来自智利和哥斯达黎加近海的一系列飞机飞行。从南美洲吹来的沙尘含有惊人的气态碘。Volkamer将数据交给了当时科罗拉多大学博尔德分校的研究生Theodore Koenig,他是这项研究的主要作者。Koenig将这些数据描述为一组由世界各地的大气化学家共享的模糊照片。例如,在一张图片中,“碘似乎与尘埃有关……但也不是绝对清楚。”灰尘似乎到处都在破坏臭氧,但为什么呢?“碘和臭氧显然有联系,但没有任何两者与灰尘有关的‘照片’,”目前在中国北京大学从事空气污染研究的柯尼格说。
他说,来自TORERO(“热带海洋对流层反应性卤素和含氧碳氢化合物的交换”,由国家科学基金会资助的一项实地活动)的数据最终在一张图像中捕捉到了这三个特征,很明显,在沙漠尘埃中含有大量碘的地方——比如智利和秘鲁的阿塔卡马和塞胡拉沙漠的尘埃——碘很快就转化为气态形式,臭氧降至非常低的水平。但是尘埃中的碘是如何转变的呢?Volkamer说:“这个机制仍然难以捉摸。”“那是未来的工作。”
科尼格说,所以这幅图景又变得模糊了,但科学还是比以前更清晰了。“在项目结束时,我的问题比开始时更多,”他说。“但它们是更好、更具体的问题。”
Volkamer说,对于任何对大气未来感兴趣的人来说,它们也非常重要。众所周知,碘在大气中的反应可以降低氢氧根的含量,例如,氢氧根可以增加甲烷和其他温室气体的寿命。也许更重要的是,各种地球工程的想法都涉及到向地球大气层高空注入尘埃颗粒,以反射入射的太阳辐射。在那里,在平流层,臭氧不是污染物;相反,它形成了一个关键的“臭氧层”,帮助保护地球免受辐射。
Volkamer说,如果灰尘中的碘在平流层被化学转化为消耗臭氧的形式,“那就不好了,因为它可能会延迟臭氧层的恢复。”让我们避免向平流层中添加人为的碘吧!”
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材料所提供的科罗拉多大学博尔德分校。注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。
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