Исследование связывает поверхность минералов почвы с ключевыми атмосферными процессами

Исследование ученых из Университета Индианы показало, что почва может быть значительным и недооцененным источником азотистой кислоты (HONO) — химического вещества, играющего ключевую роль в атмосферных процессах, таких как образование смога и определение времени жизни парниковых газов.

Впервые продемонстрировано, что именно кислотность поверхности обычных почвенных минералов определяет, будет ли газообразная азотистая кислота выделяться в атмосферу. Это открытие может способствовать улучшению моделей для понимания и контроля загрязнения воздуха — важной проблемы общественного здравоохранения.

«Мы обнаружили, что поверхности минералов в почве могут быть гораздо более кислыми, чем предполагает общий pH почвы. Именно кислотность почвенных минералов выступает в роли регулятора, определяющего, будет ли азотистая кислота выделяться из почвы или останется в виде нитрита», — пояснил Джонатан Рафф, соавтор исследования.

Азотистая кислота играет ключевую роль в регуляции атмосферных процессов. Под действием солнечного света она распадается на оксид азота и гидроксильный радикал (OH). Последний контролирует время жизни в атмосфере газов, важных для качества воздуха и изменения климата, и запускает химические реакции, ведущие к образованию приземного озона — основного компонента смога.

Стандартный метод определения кислотности почвы — измерение общего pH — оказался недостаточным. Ключевым фактором является кислотность на поверхности минералов почвы, особенно оксидов железа и алюминия. На молекулярном уровне вода, адсорбированная непосредственно на этих минералах, необычно кислая и способствует превращению нитрита в почве в летучую азотистую кислоту.

Исследование, проведенное на почве сельскохозяйственного поля в Индиане, показало, что повсеместно распространенные оксиды алюминия и железа могут делать около 70% почв Земли потенциальными источниками азотистой кислоты. Это открытие улучшит компьютерные модели, используемые агентствами по охране окружающей среды, для контроля загрязнения воздуха.