Új szereplő a légköri szuszpendált részecskék képződésében

A légköri kamra kísérletek feltárják a részecskeképződés mechanizmusait a légkörben

A Jungfraujoch-i Sphinx laboratóriumban a PSI a felhők képződését aeroszol részecskékből vizsgálja. © Cozic J.
felolvasta

Mi szabályozza a lebegő részecskék képződését a légkörben? Eddig csak a kénsav volt kulcsfontosságú tényező ebben a folyamatban, de a laboratóriumi és a helyszíni vizsgálatok ellentmondásos eredményeket hoztak. Most egy kutatócsoport fedezte fel az okát: A korábban nem tekinthető szerves molekula a döntő "szereplő". Ezeket az éghajlatkutatás szempontjából fontos eredményeket már közzétették a „Nemzeti Tudományos Akadémia folyóiratának (PNAS) online folyóiratában.

A felhők döntő hatással vannak a föld sugárzási költségvetésére és ezáltal az éghajlatra is. Minél finomabb a felhőcseppek, annál inkább hűsítő hatásúak. A cseppek méretét alapvetően a legkisebb részecskék száma határozza meg a légkörben. Minél több a részecske, annál finomabb a felhőcseppek. De honnan származnak ezek a részecskék? Néhányan a földből közvetlenül a légkörbe emelkednek, például pollen, nem teljes égési maradványok vagy tengeri só a permetből. Először azonban sok részecske képződik a légkörben.

Hogy történik ez az úgynevezett nukleáció, még nem tudtad tisztázni. A közelmúltig a kutatások feltételezték, hogy a kénsav játszik központi szerepet ebben a folyamatban. A terepen és a laboratóriumban végzett vizsgálatok mindeddig mindig ellentmondásos eredményeket hoztak: A laboratóriumban sokkal magasabb kénsav-koncentrációra volt szükség, mint a terepen, így a nukleáris képződés bekövetkezik. Most a Paul Scherrer Intézet kutatói sikerült tisztázni a mechanizmust.

A légköri kamra mint légköri modell

Egy úgynevezett szmogkamrában, amelyben a légköri folyamatok szimulálhatók, kísérleteket végeztek kén-dioxiddal (SO2) és egy szerves gázzal (trimetilbenzol, TMB). Kénsav képződött SO2-ből napfény alatt, míg a trimetil-benzol olyan vegyületekké oxidálódott, amelyek kevésbé illékonyak, mint maga a TMB.

A PSI kutatói, Urs Baltensperger (balra) és Josef Dommen a szmogkamra mellett, ahol a folyamatokat a légkörben szimulálják. PSI / F. Reiser

A szerves gáz mint kritikus alkotóelem

Megdöbbentő az, hogy amikor ezek az oxidációs termékek összekapcsolódnak, a nukleáció a kénsav koncentrációjánál megy végbe, amely lényegesen alacsonyabb, mint ha önmagában csak kénsavval tesztelnének. A koncentrációtartomány most megegyezik a természetes atommagokban a légkörben található értékkel. Ez bizonyítja, hogy az előző véleményekkel ellentétben nem két kénsav-molekula felelős a nukleációért, hanem a megjelenítésért

Kénsav-molekula kombinációja egy szerves molekulával.

A szerves molekula pontos természetét a tudósok nem tudják, mivel ma nincs analitikai módszer kimutatására. Megbecsülhetik azonban koncentrációjukat a TMB lebomlása alapján, amely ennek a szerves molekulanak a prekurzora.

A globális szimulációs modell megerősíti az eredményeket

A hipotézis alátámasztására a Leeds Egyeteme beépítette a PSI-ben található mechanizmust a GLOMAP modelljébe, az aeroszolos folyamatok globális modelljébe. Valójában ez megerősítette a PSI-kutatók feltételezéseit. Amikor az adatokat beillesztették a szimulációs modellbe, a talaj felett növekvő magasságú részecskék koncentrációjának tényleges mérését a terepen sokkal reálisabban végezték, mint a

az összes többi szokásos megközelítés.

(Paul Scherrer Intézet (PSI), 2010.01.19. - NPO)