Elektrische ontlading van planten kan de luchtkwaliteit veranderen op een manier die we de natuur niet
Zwakke elektrische ontladingen, corona’s genaamd, kunnen zich tijdens onweer op boombladeren vormen. (Penn State) Als de bliksem hierboven flitst, kunnen planten op de grond in natura reageren. Wetenschappers weten al lang dat planten en bomen kleine, zichtbare elektrische ontladingen kunnen uitzenden vanaf de toppen van hun bladeren wanneer de planten vastzitten onder de elektrische velden die worden gegenereerd door onweersbuien hoog boven hen. Deze ontladingen, bekend als corona’s, zijn soms zichtbaar als zwakke, blauwe vonken die rond geladen objecten gloeien.
Nu suggereert nieuw onderzoek dat die op planten gebaseerde vonken de luchtkwaliteit in de omgeving kunnen veranderen op manieren die nog nooit eerder zijn erkend. Maar of de effecten van deze minishocks in de atmosfeer positief of negatief zijn, blijft onduidelijk.
In de studie, die op 9 augustus werd gepubliceerd in het Journal of Geophysical Research: Atmospheres , recreëerden onderzoekers de elektrische velden van onweersbuien in een laboratorium en analyseerden ze de corona’s die werden afgegeven door acht plantensoorten onder verschillende omstandigheden.
De resultaten toonden aan dat alle corona’s een grote hoeveelheid radicalen creëerden – chemicaliën die ongepaarde elektronen bevatten die zeer reactief zijn met andere verbindingen – die de kwaliteit van de omringende lucht aanzienlijk kunnen veranderen.
“Hoewel er weinig bekend is over hoe wijdverbreid deze lozingen zijn, schatten we dat corona’s die worden gegenereerd op bomen tijdens onweersbuien aanzienlijke gevolgen kunnen hebben voor de omringende lucht”, zei hoofd onderzoekster auteur Jena Jenkins, een atmosferische wetenschapper aan de Penn State University, in een verklaring.
De twee radicalen die worden afgegeven door de corona’s van planten zijn hydroxyl (OH) en hydroperoxyl (HO 2 ), die beide negatief geladen zijn en waarvan bekend is dat ze een aantal verschillende chemische verbindingen oxideren of elektronen stelen, waardoor ze in andere worden omgezet. moleculen.
De onderzoekers waren vooral geïnteresseerd in de concentraties van hydroxylradicalen omdat die een grotere impact hebben op de luchtkwaliteit.
“De hydroxylradicaal draagt bij aan de totale atmosferische oxidatie van veel luchtverontreinigende stoffen”, zei co-auteur William Brune, een meteoroloog aan de Penn State University, in de verklaring.
Als een hydroxylradicaal bijvoorbeeld reageert met broeikasgassen, zoals methaan, kan het de schadelijke moleculen uit de atmosfeer verwijderen en klimaatverandering helpen bestrijden, zei Brune.
Maar als dezelfde radicaal reageert met zuurstof, kan het ozon creëren, dat, hoewel het een belangrijke rol speelt in de bovenste atmosfeer, giftig is voor de mens. De radicalen kunnen ook aerosoldeeltjes creëren die de luchtkwaliteit schaden, voegde hij eraan toe.
Dit is niet de eerste keer dat onderzoekers het verband tussen onweersbuien en hydroxylradicalen hebben aangetoond.
In 2021 ontdekte een onderzoeksteam onder leiding van Brune dat bliksem een belangrijke voorloper was van hydroxylradicalen in de atmosfeer. In hun paper, gepubliceerd in het tijdschrift Science , theoretiseerde het team dat onweersbuien direct verantwoordelijk kunnen zijn voor maximaal een zesde van de hydroxylradicalen in de atmosfeer.
In september bracht een ander team onder leiding van Brune een vervolgstudie uit, gepubliceerd in het tijdschrift Earth, Atmospheric and Planetary Science s, waaruit bleek dat corona’s geproduceerd door metalen voorwerpen zoals telefoonpalen en zendmasten een iets hoger niveau van hydroxylradicalen produceren dan corona’s planten.
De niveaus van radicalen die worden geproduceerd door plant- en kunstmatige corona’s zijn echter beide aanzienlijk lager dan die welke rechtstreeks door bliksem worden geproduceerd.
“Hoewel de lading die door de corona [van de plant] werd gegenereerd, zwakker was dan de vonken en bliksem waar we eerder naar keken, zagen we nog steeds extreme hoeveelheden van dit hydroxyradicaal worden gemaakt,” zei Jenkins.
Gezien het enorme aantal bomen dat aanwezig is in bliksemgevoelige gebieden, kunnen door planten geproduceerde corona’s een grotendeels onderbelichte bron van radicalen zijn met een zeer onvoorspelbaar effect op de luchtkwaliteit, voegde ze eraan toe.
“Er zijn ongeveer twee biljoen bomen in gebieden waar de kans op onweer wereldwijd het grootst is en er zijn op elk moment 1800 onweersbuien aan de gang”, zei Jenkins.
Als gevolg hiervan willen onderzoekers deze corona’s in meer detail blijven bestuderen om volledig inzicht te krijgen in het effect dat ze hebben op de lokale luchtkwaliteit en op een grotere wereldwijde schaal.
“De hydroxylradicaal is de belangrijkste reiniger van de atmosfeer”, zei Jenkins. “Dus een betere boekhouding van waar dit spul wordt gemaakt, kan ons een vollediger begrip geven van wat er in de atmosfeer gebeurt.”
Andere studies suggereren dat onweersbuien frequenter en krachtiger kunnen worden vanwege de effecten van door de mens veroorzaakte klimaatverandering, dus het is van vitaal belang om de effecten van onweersbuien op de luchtkwaliteit te begrijpen, voegde ze eraan toe.
Tijdens de experimenten deed het team nog een ontdekking die dit onderzoeksgebied zou kunnen versnellen: de lommerrijke lozingen gaven scherpe pieken van ultraviolette straling af.
Dit zou het team in staat kunnen stellen indirect te bestuderen waar corona’s in het veld voorkomen en hun effecten op de luchtkwaliteit in de buurt te meten.
