科学家利用天文台研究原始空气污染情况
时间:2017-12-07

  科学家利用天文台研究原有空气污染的情况 - 新闻 - 科学网

  曾经被强风和太阳无情破坏的杰森·凯塞梅尔(J?gen Kesselmeier)在一月份呆了两个小时,在一座四米高的骨架塔楼上爬上楼梯。随着越来越高,潮湿的森林地面的气味消散,风力变强。当凯塞尔迈尔爬到塔顶时,他低头看着绿色的大海。但是,他并没有去那里观看风景,而是呼吸着难得的空气。

  马克斯·普朗克化学研究所的植物学家凯塞梅尔(Kesselmeier)是刚刚在亚马逊完成ATTO的德国 - 巴西团队的团队负责人之一,去年8月开始,研究人员将塔式部件运送到亚马逊河深处马克斯普朗克化学研究所的负责人安德里亚(Meinrat Andreae)解释说,零件被组装成巨大的建筑模型,价值940万美元的ATTO比艾菲尔铁塔还要高,可以让科学家们收集样品以研究雨林如何形成自己的天气,并影响全球的碳循环。与此同时,一个名为Go Amazon2014 / 5的姊妹项目已经使用飞机和地面站来监测来自马瑙斯市的未受污染空气的严重威胁,在亚马孙河流域的中心有200万人口。

  到ATTO就像回到过去一样。巴西圣保罗大学大气物理学家Paulo Artaxo,ATTO小组成员和GoAmazon调查员说,在亚马逊河流域850万平方公里的面积中,只有17%居住在这里。基本上,在2000年前,2000年前和3000年前,82%的森林完全保存在它们的状态。森林上方的空气为了解前工业世界提供了一个窗口。

  为了采样空气,ATTO小组希望找到一个没有人类活动如砍伐森林,污染,建筑等的塔的地址,几十年不会侵入。然而,要建立一个可行的实验室,ATTO必须足够接近马瑙斯,以便可以在一天内到达并返回。最终位置在马瑙斯东北方向150公里,更重要的是迎风面,使科学家们在6小时内可以通过汽车或船只进入。

  亚马逊原生态空气的一个显着特征就是缺乏气溶胶,微粒周围的水蒸气会凝结成云,美国哈佛大学环境科学家苏格兰马丁和戈阿马松研究员,即使在北美相对未遭破坏的地区,每立方厘米的空气中也含有大约2000个颗粒物,亚马逊流域每立方厘米的空气中只有大约300个颗粒物。

  在世界大部分地区,气溶胶来自粉尘,野火和城市和工业污染物的烟雾。亚马逊流域的大部分气溶胶都来自热带雨林。植物继续释放细菌,孢子​​和挥发性有机化合物(VOC)如异戊二烯,萜烯等形式的微生物。凯塞米尔解释说,他们使用这些来保卫自己,并与其他植物沟通。上述某些化学信号遇到上升的气流,并与氧气和其他气体发生反应,产生复杂的气溶胶粒子,形成雨云。

  阿达克斯说,亚马逊河流域的云层与其他土地上的云层相比是独一无二的。它们的顶部相对较低,与海洋云相似,并且由于云附近的气溶胶颗粒非常少,所以会产生非常大的雨滴。 Artaxo解释说,研究亚马孙流域仍然原始的云层,有助于科学家们了解在气溶胶排放,云层形成和降雨中占主导​​地位的过程,因为世界上更多的地区被森林覆盖,而且没有污染。

  冲击ATTO和其工业化前状态的空气之间的一个主要区别是,由于人类活动,其二氧化碳含量高出约50%。 ATTO还将研究亚马逊河如何帮助减缓二氧化碳的增加,以及是否将在未来继续这样做。雨林从空气中吸收大量的二氧化碳并将其转化为生物质。然而,一部分碳以挥发性有机化合物(VOCs)的形式释放,人为因素如森林砍伐和火灾等。科学家们担心,如果有足够的森林消失,该地区将成为碳的净源。然而,他们并不确定这个分界点在哪里,因为亚马逊流域每天吸收和释放的碳量是个谜。

  ATTO高于天篷的优势将使其能够测量数百公里的温室气体(如二氧化碳和甲烷)的浓度和流量。同时,它可以收集有关森林与大气相互作用(如气溶胶产生和运输)的区域性而非当地的数据。 Kesselmeier大气物理学家Antonio Ocimar Manzi和ATTO巴西马瑙斯亚马逊亚马逊研究所协调员希望区域数据能够帮助改善亚马逊的气候模式,甚至是当地的天气预报。在亚马逊地区,不同的气候模式预测完全不同甚至相互冲突的年降水情景,Manzi说,没有更多的数据,我们不能说哪种模式更好,这使得亚马逊盆地的未来感到有些黑匣子。

  与此同时,GoAmazon正在研究亚马逊河流域大气受到人类活动影响的地区。去年干湿季节,巴西美国合作小组驾驶飞机将空气样本直接送入马瑙斯上空的污染云层。正如马丁所说的那样,你被“1750”所包围,然后突然感觉像2014年。空气中充满了悬浮颗粒,臭氧,硫和氮氧化物。该小组还从马瑙斯下风向的两个地点采集空气样本,使用来自ATTO的空气作为无污染基准。

  在这些早期的发现中,一个是马瑙斯的污染可能正在改变热带雨林的性质。例如,马瑙斯下风向的硫化物和氮氧化物浓度的增加导致更小但更大数量的气溶胶,从而更有效地形成液滴。这意味着这些云与原始雨林的空气中的云不同。马丁说,这再次表明,降水是不同的,水循环和生态系统是不同的。亚马逊盆地水循环的变化影响了整个大陆的降雨和干旱,包括巴西东南部和阿根廷东北部的主要农业区。

  鉴于GoAmazon为了解亚马逊流域的退化而提供了对Artaxo的所谓最初印象,ATTO将记录这片原始雨林将在不断变化的世界中持续多久。因此,这座大厦也可能标志着亚马逊的最后一道防线在大雨林向现代人类世界屈服之前。 (慢)

  “中国科学”(2015年3月26日至3日国际)