Исследование документирует скорости реакции для трёх химических веществ с высоким потенциалом глобального потепления
Исследование, опубликованное на этой неделе в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), предоставляет новую информацию о скоростях, с которыми три мощнейших парниковых газа разрушаются в результате химической реакции, происходящей в верхних слоях атмосферы.
Эти три соединения потенциально важны, потому что поглощают инфракрасное излучение в так называемой области «атмосферного окна» — на длинах волн, где другие основные парниковые газы, такие как диоксид углерода (CO₂), свободно пропускают излучение в космос. Хотя эти долгоживущие соединения сейчас присутствуют в относительно низких концентрациях, их способность поглощать энергию на этих длинах волн означает, что их вклад в глобальное потепление может возрасти, если их уровни продолжат расти.
Поскольку соединения химически относительно инертны, данные об их реакции с электронно-возбуждённым атомарным кислородом O(¹D) помогут повысить точность глобальных климатических моделей, предоставив более точную оценку того, как долго эти поглотители остаются в атмосфере. Эта информация также может повлиять на общественные дебаты о том, следует ли заменять эти химические вещества, используемые в промышленности, на соединения с меньшим воздействием на изменение климата.
Исследование, финансируемое NASA (Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства США), было опубликовано 25 января 2010 года в раннем выпуске PNAS и войдёт в специальный выпуск по атмосферной химии. Оно измерило скорости реакции для сульфурилфторида (SO₂F₂), трифторида азота (NF₃) и пентафторметилсеры пентафторида (SF₅CF₃).
Эти соединения имеют одни из самых высоких потенциалов глобального потепления (ПГП) среди всех веществ в атмосфере. На единицу массы SF₅CF₃ имеет ПГП примерно в 18 000 раз выше, чем CO₂, за 100-летний период. ПГП NF₃ составляет около 17 000, а SO₂F₂ примерно в 4 000 раз эффективнее CO₂ в улавливании инфракрасного излучения. Их концентрации в атмосфере растут: для NF₃ — более чем на 10% в год.
«Эти химические вещества относительно инертны, что делает их полезными для конкретных применений, — сказал профессор Джорджинского технологического института Пол Вайн. — Но из-за их химической инертности они, как правило, имеют долгий срок жизни в атмосфере и могут улавливать излучение в течение длительного времени. Это способствует их высокому потенциалу глобального потепления».
В лаборатории исследователи использовали лазерную вспышечную фотолиз для создания O(¹D) и изучения его реакции с соединениями. Они обнаружили, что взаимодействие с SF₅CF₃ разрушает это соединение максимум в одном случае из тысячи, что означает срок его жизни в атмосфере около тысячи лет. Для NF₃ скорость реакции оказалась более чем вдвое выше, чем сообщалось ранее, что может означать меньший вклад в потепление. Данные по SO₂F₂ согласуются с более ранним исследованием.
«Это исследование внесёт вклад в понимание долгосрочного воздействия этих соединений на климат, — отметил Вайн. — Новые данные будут учтены в следующем крупном отчёте Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC)».