5 دقیقه
یک منبع غیرمنتظره آلودگی در ارتفاعات بالا
پراکلراتها خانواده‌ای از ترکیبات حاوی کلر هستند که می‌دانیم در تولید هورمونهای تیروئید تداخل ایجاد می‌کنند و در محیط پایدار باقی می‌مانند. در حالی که پراکلراتهای مصنوعی در مواد منفجره، باتری‌ها و پیشران‌های موشکی به‌کار می‌روند، بیش‌تر پراکلراتهای طبیعی که یافت می‌شوند مدت‌هاست دانشمندان را شگفت‌زده کرده‌اند، زیرا نشانگرهای شیمیایی آنها به فرآیندهای پرانرژی در لایه‌های بالای جو اشاره دارند. یک مطالعه هوابرد اخیر اکنون شکلگیری طبیعی پراکلرات را به استراتوسفر، تقریباً در ارتفاع 10–50 کیلومتر (6–31 مایل) بالای زمین، ردیابی کرده و نوع ذراتی را که میزبان این مولکول‌های سمی هستند شناسایی کرده است.
ماموریت و روش‌ها: نمونه‌برداری از استراتوسفر
محققان طی یک کارزار متمرکز بر ذرات استراتوسفری، نمونه‌های آئروسل را با استفاده از هواپیمای تحقیقاتی WB-57 ناسا جمع‌آوری کردند که تا حدود 19,000 متر (62,000 فوت) اوج می‌گیرد. این پروازها اندازه‌گیری‌های شیمیایی و فیزیکی مفصلی از ذرات ریز معلق در استراتوسفر انجام دادند. تیم ترکیب هر ذره را آنالیز کرد و پراکلراتهای شناسایی‌شده را با امضاهای شناخته‌شده پراکلرات از منابع دیگر، مانند پیشران موشکی، مقایسه نمود. این کار در شماره 28 ژوئیه نشریه Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) منتشر شده است.
یافته‌های کلیدی: پراکلراتها به دود و ذرات غنی از آلی می‌چسبند
برخلاف انتظار، پراکلراتها با آئروسلهای فراوان اسید سولفوریک که در استراتوسفر غالب‌اند مرتبط نبودند. در عوض، این ترکیبات سمی تقریباً منحصراً روی دو نوع ذره کمتر رایج یافت شدند: آئروسلهای غنی از نیتروژن و ذرات مشتق از دود و ماده آلی. این ذرات حامل در شرایط معمول به ندرت به ارتفاعات استراتوسفری می‌رسند، که این کشف را غیرمنتظره و مهم برای درک چگونگی شکلگیری و حمل‌ونقل پراکلراتها می‌سازد.
اثر انگشت شیمیایی پراکلراتهای استراتوسفری با پراکلراتهای پیشران موشکی هم‌خوانی نداشت و نشان میدهد پرتاب‌های معمول موشک منبع اصلی پراکلراتهای طبیعی مورد اندازه‌گیری نیستند. شواهد به تشکیل درجا در استراتوسفر اشاره دارد، احتمالاً با دخالت فرآیندهای پرانرژی مانند تعامل با اشعه‌های کیهانی و سپس شیمی کلر روی سطوح ویژه ذره‌ها.
پیامدها برای آبهای زیرزمینی و فعالیت انسانی
سؤال اساسی اکنون این است که آیا تغییرات در ترکیب آئروسلهای استراتوسفری — که توسط فعالیتهای انسانی هدایت می‌شود — میتواند تولید و رسوب پراکلراتها به سطح زمین را افزایش دهد یا خیر. پراکلرات‌هایی که روی زمین رسوب می‌کنند میتوانند وارد آبهای زیرزمینی شوند و در محیط‌های خشک بسیار پایدار باقی بمانند؛ یک مطالعه در 2010 برآورد کرده بود که آنها میتوانند حداقل 10,000 سال در مناطق خشک دوام بیاورند. افزایش دود آتش‌سوزی‌های جنگلی، تزریقات آتشفشانی یا تزریقات عمدی ذرات به استراتوسفر برای مهندسی اقلیمی میتواند، از لحاظ نظری، فراوانی ذرات حامل خاصی را که شکلگیری پراکلرات را تسهیل می‌کنند تغییر دهد.
«ما نمی‌دانیم آیا تغییر ذرات در استراتوسفر منجر به افزایش پراکلرات خواهد شد یا خیر»، گفت دانیل مورفی، سرپرست برنامه خواص و فرآیندهای آئروسل در آزمایشگاه شیمیایی NOAA. او تأکید کرد که یافته‌های جدید نیاز به تحقیقات هدفمند آزمایشگاهی و میدانی را برجسته می‌کند تا مشخص شود آیا تغییرات وارده از سوی انسان در ذرات استراتوسفری میتواند به‌طور ناخواسته این مسیر تولید آلاینده‌های پایدار آبهای زیرزمینی را تشدید کند.
زمینه‌های نظارتی و سیاره‌ای
مقررات‌گذاران نیز در حال توجه‌اند: سازمان حفاظت محیط‌زیست ایالات متحده (EPA) قصد خود را برای پیشنهاد مقررات ملی آب آشامیدنی برای پراکلرات اعلام کرده است. در همین حال، پراکلرات روی مریخ نیز شناسایی شده است، بنابراین دانشمندان سیاره‌ای روش‌های تحلیلی‌ای را توسعه داده‌اند که میتوانند برای مطالعات آزمایشگاهی زمینی شیمی پراکلرات سازگار شوند. این توانایی‌های آزمایشگاهی در آزمون اینکه آیا روش‌های پیشنهادی مهندسی اقلیم یا افزایش انتشار دود آتشسوزی میتوانند شکلگیری پراکلرات در ارتفاعات بالا را افزایش دهند، اهمیت خواهند داشت.
دیدگاه کارشناسان
دکتر النا وارگاس، شیمی‌دان جو و مروج علمی، می‌گوید: «این مطالعه به ما یادآوری می‌کند که ذرات بسیار ریز در ارتفاعات بالا میتوانند وقتی که در نهایت به سطح می‌رسند، پیامدهای بزرگی داشته باشند. درک اینکه کدام ذرات به‌عنوان سکوی شیمیایی عمل می‌کنند پیش از هر گونه مداخله عمدی در استراتوسفر ضروری است.»
دکتر مایکل چن، متخصص سابق آئروسل در ناسا، اضافه می‌کند: «اندازه‌گیری‌های WB-57 جزئیاتی بی‌سابقه فراهم کرد. گام‌های بعدی شامل آزمایش‌های کنترل‌شده آزمایشگاهی برای بازتولید این شیمی و گسترش نمونه‌برداری هوابرد است تا ببینیم این ذرات حامل پراکلرات فصلی و جغرافیایی تا چه حد گسترده‌اند.»
نتیجه‌گیری
اندازه‌گیری‌های ارتفاع بالا نشان داده‌اند که پراکلراتهای تشکیل‌شده بهصورت طبیعی روی ذرات غنی از نیتروژن و ذرات مشتق از دود در استراتوسفر شکل می‌گیرند، نه روی آئروسلهای فراوان اسید سولفوریک. این کشف فهم ما از شیمی کلر در جو را پالایش می‌کند و پرسش‌های مهمی را درباره‌ی چگونگی تأثیر فعالیتهای انسانی — از آتش‌سوزی‌های جنگلی و انتشارها تا تزریق‌های پیشنهادی ذرات در استراتوسفر — بر آلودگی بلندمدت آبهای زیرزمینی مطرح می‌سازد. مطالعات آزمایشگاهی دنبال‌کننده و گسترش پایش برای ارزیابی ریسک‌ها و اطلاع‌رسانی به مقررات زیست‌محیطی و هر گونه پیشنهاد مهندسی اقلیمی ضروری خواهند بود.
منبع: livescience
.avif)
نظرات