Student World

***oznámení Tiskového odboru AV ČR 

Porozumění těmto procesům je důležité nejen pro fyziku oblaků a atmosférickou chemii, ale i pro modelování změn klimatu. Na rozdíl od skleníkových plynů totiž aerosolové částice atmosféru ochlazují. Atmosférické částice vznikají buď lidskou činností, například spalovacími procesy, nebo přirozenou cestou, například z par produkovaných vegetací. Jedním z nejdůležitějších zdrojů aerosolů v atmosféře je kondenzace.

Velkou neznámou při studiu a předpovědích změn klimatu je v současnosti vznik a role těch nejmenších částic v atmosféře. Obvykle se předpokládá, že se procesu jejich vzniku účastní kyselina sírová. Tato hypotéza však zatím nebyla přímo potvrzena laboratorními měřeními – ta doposud produkovala nespočet rozporuplných výsledků. „Záhadu kyseliny sírové“ se neúspěšně pokoušelo vyřešit už mnoho vědeckých týmů. Až nyní mezinárodní tým s účastí Ústavu chemických procesů Akademie věd ČR prokázal v laboratorních experimentech, že při tvorbě nových částic v atmosféře je kyselina sírová opravdu hlavní složkou. Výsledky výzkumu, na kterém se podíleli: Mikko Sipilä, Torsten Berndt, Tuukka Petäjä, David Brus, Joonas Vanhanen, Frank Stratmann, Johanna Patokoski, Roy L. Mauldin III, Antti-Pekka Hyvärinen, Heikki Lihavainen, Markku Kulhala, byly publikovány v nejnovějším čísle časopisu Science.

Výzkum byl proveden ve dvou různých vědeckých institucích a na dvou různých, k tomuto účelu speciálně zkonstruovaných průtočných komorách. Klíčovou roli v řešení tohoto problému sehrála nově vyvinutá metoda detekce nanočástic, schopná rozpoznat částice dvakrát menší (o velikosti pouhých 1,5 nanometru!) než všechny dosud dostupné metody. Nový přístroj založený na uvedené metodě je navíc schopen přesně změřit nejen počet vzniklých částic, ale také jejich velikostní rozdělení.

V tomto experimentálním výzkumu se také poprvé podařilo zreprodukovat vznik nových částic při koncentracích kyseliny sírové blízkých koncentracím v atmosféře (obvykle milion až deset milionů molekul v krychlovém centimetru). Koncentrace kyseliny sírové byla stanovena stejným způsobem jako při atmosférických měřeních, tedy chemickou ionizační hmotnostní spektrometrií. Bylo zjištěno, že při těchto koncentracích mohou vzniklé částice dosáhnout detekčního limitu existujících čítačů částic za poměrně dlouhou dobu, a to až desítek sekund. To vysvětluje, proč ve dřívějších studiích nebylo možné rychlost nukleace nově vzniklých částic spolehlivě určit.

Aerosoly mají přímý vliv na radiační bilanci Země tím, že odrážejí a absorbují sluneční záření. Hrají také důležitou roli jako kondenzační jádra při tvorbě oblaků. Porozumění těmto procesům je důležité nejen pro fyziku oblaků a atmosférickou chemii, ale i pro modelování změn klimatu. Na rozdíl od skleníkových plynů totiž aerosolové částice atmosféru ochlazují. Atmosférické částice vznikají buď lidskou činností, například spalovacími procesy, nebo přirozenou cestou, například z par produkovaných vegetací. Jedním z nejdůležitějších zdrojů aerosolů v atmosféře je kondenzace.

Velkou neznámou při studiu a předpovědích změn klimatu je v současnosti vznik a role těch nejmenších částic v atmosféře. Obvykle se předpokládá, že se procesu jejich vzniku účastní kyselina sírová. Tato hypotéza však zatím nebyla přímo potvrzena laboratorními měřeními – ta doposud produkovala nespočet rozporuplných výsledků. „Záhadu kyseliny sírové“ se neúspěšně pokoušelo vyřešit už mnoho vědeckých týmů. Až nyní mezinárodní tým s účastí Ústavu chemických procesů Akademie věd ČR prokázal v laboratorních experimentech, že při tvorbě nových částic v atmosféře je kyselina sírová opravdu hlavní složkou. Výsledky výzkumu, na kterém se podíleli: Mikko Sipilä, Torsten Berndt, Tuukka Petäjä, David Brus, Joonas Vanhanen, Frank Stratmann, Johanna Patokoski, Roy L. Mauldin III, Antti-Pekka Hyvärinen, Heikki Lihavainen, Markku Kulhala, byly publikovány v nejnovějším čísle časopisu Science.

Výzkum byl proveden ve dvou různých vědeckých institucích a na dvou různých, k tomuto účelu speciálně zkonstruovaných průtočných komorách. Klíčovou roli v řešení tohoto problému sehrála nově vyvinutá metoda detekce nanočástic, schopná rozpoznat částice dvakrát menší (o velikosti pouhých 1,5 nanometru!) než všechny dosud dostupné metody. Nový přístroj založený na uvedené metodě je navíc schopen přesně změřit nejen počet vzniklých částic, ale také jejich velikostní rozdělení.

V tomto experimentálním výzkumu se také poprvé podařilo zreprodukovat vznik nových částic při koncentracích kyseliny sírové blízkých koncentracím v atmosféře (obvykle milion až deset milionů molekul v krychlovém centimetru). Koncentrace kyseliny sírové byla stanovena stejným způsobem jako při atmosférických měřeních, tedy chemickou ionizační hmotnostní spektrometrií. Bylo zjištěno, že při těchto koncentracích mohou vzniklé částice dosáhnout detekčního limitu existujících čítačů částic za poměrně dlouhou dobu, a to až desítek sekund. To vysvětluje, proč ve dřívějších studiích nebylo možné rychlost nukleace nově vzniklých částic spolehlivě určit.

***

Na toto téma viz také článek Čistý vzduch spoluviníkem globálního oteplování

autor