Poate ploaia sa curate atmosfera Pamantului?

Traim intr-o lume din ce in ce mai murdara, in care efectele schimbarii climei ne afecteaza pe toti.

Cu toate acestea agricultura ecologica si cea puternic industrializata parca sunt din ce in ce mai antagonice, fara prea multe puncte comune, desi consumatorul ar trebui sa fie punctul de referinta, deci calitatea. Este important ca agricultura sa se poata face tot pe aceleasi terenuri si peste cativa ani. Orasele impreuna cu periferiile acestora polueaza extrem de mult, iar noi trebuie sa gasim solutii pentru a amortiza efectele negative ale poluarii.

In aceasta idee, va prezentam un studiu, interesant, despre potentialele efectele de curatare pe care le are… ploaia.

Pe masura ce ploaia cade prin atmosfera, ea poate atrage mii de particule de aerosoli pe suprafata sa inainte de a ajunge pe sol. Procesul prin care picaturile si aerosolii se atrag se numeste coagulare, un fenomen natural care poate actiona la curatarea aerului poluat (funinginea, sulfatii si particulele organice).

Chimistii atmosferici de la MIT au determinat cat de eficienta este ploaia in curatarea atmosferei. Având in vedere altitudinea unui nor, dimensiunea picaturilor acestuia si diametrul si concentratia aerosolilor, se poate estima probabilitatea ca o picatura de ploaie sa coaguleze o particula poluata din atmosfera.

Cercetatorii MIT au efectuat experimente in Camera de Eficienta a Colectarii – o camera de sticla inalta de 3 picioare, care genereaza picaturi de ploaie unica intr-un ritm si o dimensiune controlata. Pe masura ce picaturile au cazut prin camera, cercetatorii au pompat particule de aerosol si au masurat rata la care picaturile si aerosolii au fuzionat sau au coagulat.

Din masuratori, au calculat eficienta coagularii ploii – capacitatea unei picaturi de a atrage particule in timp ce cade. In general, au descoperit ca cu cât picaturile sunt mai mici, cu atât este mai probabil sa fie atrasa o particula. Conditiile de umiditate relativa scazuta au parut sa incurajeze coagularea.

Dan Cziczo, Profesor de Chimie Atmosferica, spune ca noile rezultate, publicate in aceasta luna in revista Atmospheric Chemistry and Physics, reprezinta cele mai precise valori ale coagularii pâna in prezent. Aceste valori, spune el, pot fi extrapolate pentru a prezice potentialul ploii de a curata o gama de particule in diferite conditii de mediu.

„Sa spunem ca sunteti un modelar si ca doriti sa aflati cum un nor din Boston curata atmosfera fata de un nor de deasupra Chicagoului, care se afla la o altitudine mai mare – vrem sa reusim acest lucru, cu ajutorul acestui numar de eficienta a coagularii pe care il producem”, a spus Cziczo. „Acest lucru poate ajuta la abordarea unor probleme precum calitatea aerului sau sanatatea umana, dar si la efectul norilor asupra climei”.
Co-autori de lucrarii sunt Karin Ardon-Uscator si Yi-Wen Huang.

Supraevaluarea ploii

Grupul lui Cziczo nu este primul care simuleaza interactiunea dintre ploaie si aerosoli in laborator. In ultimul deceniu si altii au construit camere complicate pentru urmarirea coagularii. Dar cercetatorii MIT au descoperit ca aceste evenimente au fost foarte rare si extrem de dificil de identificat. Oamenii de stiinta stiau ca incarcatura electrica a picaturilor joaca un rol important in atragerea particulelor. Asa ca Cziczo si colegii sai au inceput sa modifice incarcaturile de picaturi si particule pentru a forta sa apara coagularea.

„Aici am inceput cu adevarat sa ne confruntam cu probleme, ca oameni de stiinta”, spune Cziczo despre domeniu. „Pentru ca procesul sa functioneze, oamenii il ajustau intr-un fel in care nu era relevant din punct de vedere atmosferic”.

Ca rezultat, cercetatorii au vazut mult mai multe evenimente de coagulare. Cu toate acestea, rezultatele s-au bazat pe incarcaturile electrice care au fost mult mai mari decât cele observate in atmosfera.

„In unele cazuri, vedem ca cei care faceau experimente foloseau de 10 sau 100 de ori incarcarea reala, lucru pe care l-ati putea vedea doar in mijlocul celor mai severe furtuni „, spune Cziczo.

Experimentele, spune Cziczo, au supraestimat in esenta efectele de curatare ale ploii.

Disecarea unei picaturi

Pentru a obtine o imagine mai precisa a coagularii, grupul lui Cziczo a construit o noua camera cu un generator cu picaturi unice, un instrument care poate fi calibrat pentru a produce picaturi singulare la o anumita dimensiune, frecventa si incarcare. De obicei, generatoarele de picaturi incarca electric o picatura prea mult. Pentru a produce sarcinile electrice pe care picaturile le transporta in atmosfera, echipa a folosit o mica sursa radioactiva pentru a indeparta o cantitate mica de sarcina din fiecare picatura.

Echipa a pompat apoi in partea inferioara a camerei cu particule de aerosoli de o dimensiune cunoscuta. Pe masura ce au cazut la pamânt, picaturile s-au evaporat, lasând urme de sare – si, daca s-a produs coagularea, aerosoli. Particulele reziduale au fost apoi transportate printr-un spectrometru de masa unic de particule, care a determinat daca sarea si, prin urmare, picaturile – au atras un aerosol.

Cercetatorii au efectuat mai multe experimente, variind umiditatea relativa a camerei, precum si dimensiunea si frecventa picaturilor. Ei au calculat eficienta coagularii pentru fiecare ciclu si au descoperit ca picaturile mai mici au fost mai predispuse sa atraga aerosoli, in special in conditii de umiditate relativa scazuta.

In cele din urma, Cziczo spune ca o mai buna intelegere a interactiunii particulelor si picaturilor va oferi oamenilor de stiinta o idee mai clara despre traiectoria schimbarilor climatice: Una dintre marile incertitudini in proiectiile privind incalzirea globala este modul in care gazele cu efect de sera vor afecta formarea norilor. Pe masura ce norii joaca un rol major in mentinerea bugetului radiativ al Pamântului – cât de multa caldura este prinsa sau scapa – Cziczo spune ca este esential sa intelegem relatia dintre picaturile de apa ale unui nor si cele din atmosfera.

“Acest tip de date lipseste din literatura de specialitate si ar trebui sa imbunatateasca modelul de simulare a modului in care picaturile de ploaie si de ceata pot curata particule de aerosoli, spune Margaret Tolbert, profesor de chimie si biochimie de la Universitatea din Colorado, care nu a fost implicat in studiu. „Imbunatatirile in intelegerea microfizicii aerosolului ajuta in cele din urma la predictiile privind calitatea aerului si schimbarile climatice, deoarece aerosolii sunt esentiale pentru ambele”.

Aceasta cercetare a fost finantata, in parte, de catre Administratia Nationala Oceanica si Atmosferica.

Lasa un comentariu