Команда инженеров в Школе Технической & прикладной науки в Университете Вашингтона в Сент-Луисе сотрудничала с исследователями в Миннесотском университете, чтобы изучить последнее летнее качество воздуха в области Сент-Луиса. Они нашли, что способ, которым изопрен, натуральное соединение углеводорода, выделенное от широколиственных лиственных деревьев, таких как дуб, обработан в атмосфере ночью, может оказать большое влияние на озон в атмосфере на следующий день.Брент Уильямс, доцент профессионального развития I-УХОДОВ Рэймонда Р. Такера Дистингуишеда, и Джей Тернер, адъюнкт-профессор энергии, экологического & химического машиностроения, обоих в Школе Технической & прикладной науки; и Дилан Милле, адъюнкт-профессор в Отделе Почвы, Воды, и Климата в Миннесотском университете и других членов их исследовательских групп обнаружил явление после учащихся данных из Качества воздуха Сент-Луиса Региональное Исследование (SLAQRS), который произошел в 2013 в Сент-Луисе-среднезападном ядре Супертерритории контролирующая станция в Восточном Сент-Луисе, Иллинойс.Результаты исследования были недавно изданы онлайн в Науке об окружающей среде & Технологии и первые, чтобы показать это явление.
«Здесь мы смотрим на озон уровня земли, который отличается, чем озон высоко в стратосфере, которая защищает нас от ультрафиолетовой радиации», сказал Уильямс. «О чем часто не говорят, то, что нам действительно нужно немного озона здесь на земле также, чтобы пнуть химические реакции начала что прозрачные загрязнители из атмосферы.«Однако слишком много озона повредит материалы и даже Ваши легкие. Вот почему американское Агентство по охране окружающей среды установило пределы для концентраций озона в атмосфере, которая не может превысить 70 частей за миллиард усредненного за восьмичасовой период».
EPA рассматривает 1 апреля – 31 октября «сезон озона» для региона Сент-Луиса, когда загрязнение озона – больше проблемы из-за солнечного света и тепла. Озон формируется из комбинации окисей азота, выделенных из источников сгорания, таких как транспортные средства или электростанции, углеводороды из естественных или влиявших человеком источников и солнечного света. Концентрации озона обычно достигают максимума, когда температуры являются самыми высокими в течение часов во второй половине дня.
Деревья в лесах выделяют изопрен, органический углеводород, связанный с фотосинтезом, решительно зависящим от света и температуры и испускаемый в течение дневного времени. Сент-Луис подветренный из лиственных лесов Плата Озарк, крупнейший изопреновый исходный регион назвал «изопреновый вулкан», потому что у этого есть самые большие темпы эмиссии изопрена в США, сказал Уильямс.Токарь и сотрудники ранее провели учебно-производственную практику, которая исследовала выбросы изопрена изопренового вулкана.Во время исследования SLAQRS южные ветры принесли к выбросам Сент-Луиса региона Озарка, однако, изопрен имел, в основном подвергся химическим реакциям и исчез до прибытия в Сент-Луис в течение дневного времени.
Изопрен, который был выделен в конце дня, не реагировал далеко и транспортировался в Сент-Луис в течение ночи.Команда нашла, что, если влиявшие человеком выбросы окисей азота были в низком изобилии в воздухе ночью, изопрен остался в атмосфере до рассвета, когда это реагировало с солнечным светом и создало взрыв производства озона в разительном контрасте с типичным пиком уровней озона в середине поздно днем и распространением ежедневного периода высокого озона. Это выдвинуло измерение озона более чем 70 частей за миллиард в течение короткого периода, увеличив потенциал для стандарта озона exceedances, сказал Уильямс.
Однако ночами, когда окиси азота были в большом изобилии в атмосфере, они реагировали с озоном, перенесенным от дневного времени, и создали радикалов нитрата. Когда солнце поднялось следующим утром, те радикалы нитрата реагировали с изопреном в течение ночи, чтобы устранить его – и озон – от атмосферы.
В этом случае присутствие ночных окисей азота предотвращает избыточное формирование озона следующим утром, тогда как дневные окиси азота все еще производят озон.Явление, вероятно, относится к другим городам по ветру лесов. Окиси азота все еще способствуют дневному формированию озона и должны управляться, чтобы ограничить формирование озона, но контролирующие органы должны знать об этой ночной химии, которая влияет на утренние уровни озона, сказал Уильямс.«Мы должны управлять тем, что мы можем, чтобы предотвратить вредные медицинские воздействия», сказал Уильямс. «С тремя ключевыми компонентами к производству озона мы можем управлять окисями азота и некоторые углеводороды из источников сгорания, но мы ничего не можем сделать об углеводородах, которые выделяет лес, и при этом мы не должны пытаться изменить сумму солнечного света.
«Понимание этой химии поможет предсказать поднятые утренние периоды озона и могло даже быть включено в тревоги качества воздуха и усилия по осведомленности», сказал Уильямс.