كيف يتم تنقية الهواء في الغلاف الجوي من الملوثات؟ التوصل لطريقة تنظيف ذاتية للغلاف الجوي من الغازات السامة

تنبعث من الأنشطة البشرية أنواعًا عديدة من الملوثات في الهواء، وبدون جزيء يسمى الهيدروكسيد (OH)، فإن العديد من هذه الملوثات ستستمر في التراكم في الغلاف الجوي.

كيف تتشكل OH نفسها في الغلاف الجوي كان يُنظر إليها على أنها قصة كاملة، ولكن في بحث جديد نُشر في Proceedings of the National Academy of Sciences ، أفاد فريق بحثي أن فريقًا قويًا يمكن أن يخلق المجال الكهربائي الموجود على السطح بين قطرات الماء المحمولة جواً والهواء المحيط OH بواسطة آلية غير معروفة سابقًا.

هذا الاكتشاف يعيد تشكيل كيفية فهم العلماء لكيفية تنقية الهواء من أشياء مثل الملوثات التي ينبعث منها الإنسان وغازات الاحتباس الحراري، والتي يمكن أن تتفاعل معها OH والقضاء عليها.

قال سيرجي نيزكورودوف أستاذ الكيمياء في Irvine من جامعة كاليفورنيا “أنت بحاجة إلى OH لأكسدة الهيدروكربونات، وإلا فإنها ستتراكم في الغلاف الجوي إلى أجل غير مسمى”.

إزالة المواد الكيميائية الضارة

قال كريستيان جورج: “OH لاعب رئيسي في قصة كيمياء الغلاف الجوي، فهي تبدأ التفاعلات التي تكسر الملوثات المحمولة في الهواء، وتساعد على إزالة المواد الكيميائية الضارة مثل ثاني أكسيد الكبريت وأكسيد النيتريك، وهي غازات سامة من الغلاف الجوي” عالم كيمياء الغلاف الجوي في جامعة ليون في فرنسا والمؤلف الرئيسي للدراسة الجديدة. “وبالتالي ، فإن الحصول على فهم كامل لمصادرها ومصارفها هو المفتاح لفهم تلوث الهواء والتخفيف من حدته.”

من قبل ، افترض الباحثون أن ضوء الشمس هو المحرك الرئيسي لتكوين OH.

قال نيزكورودوف: ” الحكمة التقليدية هي أنه يجب عليك صنع OH عن طريق الكيمياء الضوئية أو كيمياء الأكسدة والاختزال، يجب أن يكون لديك ضوء الشمس أو المعادن تعمل كمحفزات”،”ما تقوله هذه الورقة في جوهره هو أنك لست بحاجة إلى أي من هذا، في الماء النقي نفسه، يمكن تكوين OH تلقائيًا من خلال الظروف الخاصة على سطح القطرات”.

تفسير النتائج غير المتوقعة

اعتمد الفريق على بحث أجراه علماء جامعة ستانفورد بقيادة ريتشارد زاري، والذي أبلغ عن تكوين تلقائي لبيروكسيد الهيدروجين على أسطح قطرات الماء، تساعد النتائج الجديدة في تفسير النتائج غير المتوقعة من مجموعة Zare.

قام الفريق بقياس تركيزات الهيدروكسيد في قوارير مختلفة – بعضها يحتوي على سطح الماء والهواء والبعض الآخر يحتوي على الماء فقط بدون أي هواء – وتتبع إنتاج الهيدروكسيد في الظلام عن طريق تضمين جزيء “المسبار” في القوارير التي تتألق عندما تتفاعل مع OH.

كيفية حدوث تلوث الهواء

ما رأوه هو أن معدلات إنتاج OH في الظلام تعكس تلك، بل وتتجاوز معدلات السائقين مثل التعرض لأشعة الشمس، وقال نيزكورودوف: “سيتم إنشاء ما يكفي من OH للتنافس مع مصادر OH المعروفة الأخرى”، “في الليل، عندما لا توجد كيمياء ضوئية، لا يزال الهيدروجين ينتج وينتج بمعدل أعلى مما يمكن أن يحدث لولا ذلك.”

ذكر نيزكورودوف أن النتائج تغير فهم مصادر OH، وهو أمر سيغير كيفية قيام الباحثين الآخرين ببناء نماذج حاسوبية تحاول التنبؤ بكيفية حدوث تلوث الهواء.

وقال نيزكورودوف “يمكن أن يغير نماذج تلوث الهواء بشكل كبير”، “OH هو عامل مؤكسد مهم داخل قطرات الماء والافتراض الرئيسي في النماذج هو أن OH تأتي من الهواء، ولا يتم إنتاجها في القطرة مباشرة.”

لتحديد ما إذا كانت آلية إنتاج OH الجديدة تلعب دورًا أم لا، يعتقد Nizkorodov أن الخطوة التالية هي إجراء تجارب مصممة بعناية في الغلاف الجوي الحقيقي في أجزاء مختلفة من العالم.

لكن أولاً، يتوقع الفريق أن النتائج ستؤثر على مجتمع أبحاث الغلاف الجوي، قال نيزكورودوف: “سيقرأ الكثير من الناس هذا لكنهم لن يصدقوه في البداية وسيحاولون إعادة إنتاجه أو سيحاولون إجراء تجارب لإثبات خطأه”، “سيكون هناك العديد من التجارب المعملية لمتابعة هذا بالتأكيد”.

تابعنا على تطبيق نبض