Загрузить WORD PDF |
|
атмосферного углекислого газа |
1. Мейс Хэд – пункт наблюдений за атмосферой на океанском берегу в Ирландии. Фото Тима Луекера, SIO. |
Мониторинг в Мейс Хэд На западном побережье Ирландии, на севере залива Голуэй, вы увидете в пустынном месте дом и несколько мачт вокруг. Он похож на дом пастуха, но фактически укомплектован оборудованием для исследования атмосферы. Здесь атмосферный углекислый газ измеряется непрерывно, а также дополнительно еженедельно берутся образцы в стеклянные 2 л или 2,5 л емкости для дальнейшего анализа.
|
|
4. Традиционный масс-спектрометрМасс-спектрометрия – метод разделения молекул различных молекулярных масс. Положительно заряженные молекулы бомбардируются электронами, которые отбирают у них один электрон. Заряжененные молекулы (ионы) проходят сквозь искривленное электрическое поле, и, в зависимости от их массы, путь их или отклоняется, чтобы достигнуть детектора, или остаются на стенах блока. Молекулы с различными массами могут быть разделены и детектированы с изменением силы электрического поля. |
|
|
Что влияет на концентрацию CO2? В основном, углекислый газ однородно распространяется по всему миру и отношения смеси в двух различных местах отличаются только на несколько частей на миллион (в ppm). Точные данные, однако, зависят от местных источников эмиссии и поглощения CO2. Например: большие города и угольные электростанции выпускают много CO2; cтанция Мейс Хэд расположена близко к океану, где фитопланктон (морские водоросли) поглощают углекислый газ и, разлагаясь, частично переносят его в более глубокие слои океана. Леса, в сезон вегетации, поглощают углекислый газ и образуют биомассу. |
|
Принимая во внимание все эти факторы, мы видим на диаграмме от Барроу (рисунок слева) сезонные вариации CO2, и пики их кратковременного нарушения. Джерард Спэйн является научным сотрудником в Мейс Хэд и отвечает на наш вопрос: “Можем ли мы быть уверенными, что только чистый воздух, не запачканный продуктами человеческой деятельности (так называемый “фоновый” воздух), находится в еженедельных или ежемесячных пробах?”
|
|
"Образцы в стеклянные емкости обычно забираются только в чистых, фоновых условиях. Проба нефонового воздуха представляет либо континентальный воздух (прибывающий, например, из индустриальных регионов Европы), либо взята, просто избегая большого промежутка в учете данных. В любом случае, все это фиксируется и не включается ни в какой анализ "фона". Чтобы избежать случайного забора загрязненного воздуха, учитываются прогнозы погоды и траектории (куда и откуда прибудет воздух). Это используется для того, чтобы выбрать необходимые дни для осуществления забора проб. Дополнительно, в это же время или близко к нему, измеряются различные трассерные газы и параметры аэрозоля. Все это используется для определения, насколько "чиста" воздушная масса. Наконец, обратные траектории (компьютерные вычисления того, куда и откуда прибыла воздушная масса) используются, чтобы идентифицировать регион-источник для каждого образца. Это также является подтверждением того, что воздух в пробе является фоновым". |
|
|
Проблемы, решаемые в аналитической науке О чем ученые должны думать, измеряя концентраций CO2? О том, что точный анализ важен для многих результатов, в том числе и для проводимых в ваших классах. |
Забор проб: Большинство ошибок делается при заборе проб. Образцы не должны быть взяты непосредственно в струе газа выхлопной трубы. Вообразите, что вы измеряете CO2 после урока в вашей классной комнате. Какой результат вы ожидаете по сравнению с исследованием образцов, взятых снаружи? Рассмотрите, является ли место забора проб характерным для региона, и действителен ли этот результат в других местах. Если концентрация примесей имеет сезонный или даже суточный ход, то одна проба в год или в месяц не может быть достаточной.
|
|
Загрязнения : А пробоотборники должны быть очищены от образцов имевшегося там ранее воздуха? Да, они должны быть вычищены и вымыты. А могут ли остаться примеси на стенках емкостей, если пробы хранятся в течение длительного времени? Воздух проб не должен соприкасаться с воздухом лаборатории измерений.
|
|
Эталон: Углекислый газ должен сверяться с эталоном. Сам эталон может меняться со временем. Поэтому, он должен быть хорошо подготовлен. Инструмент: Действительно ли инструмент достаточно точен? Можно ли отличить CO2 от N2O (оба – парниковые газы) по массе молекул, используя обычный масс-спектрометр?
|
Ученые потратили много времени для исследования, пробуя улучшить методы измерения и избегать потенциальных ошибок, описанных выше. В настоящее время, доступны превосходные инструменты, но ошибки могут легко быть сделаны при заборе проб из-за проблем эталонирования и загрязнения. Автор: Элмар Ухерек. Институт Химии Макса Планка, Майнц, Германия. |