在海拔5200米的珠峰大本營,科考分隊采集大氣氮氧化合物和PM2.5顆粒物的任務,預計將于明天(5月5日)完成。本次珠峰科考,為什么要采集這些大氣成分?
在海拔5200米的珠峰大本營附近,這兩個黃色小帳篷和再遠一些的金屬箱,就是來自中國科學技術大學的科考隊員,采集二氧化氮和PM2.5顆粒物的“利器”。現在每天早晨8點、下午2點和晚上9點,在這3個固定的時間,科考隊員風雪無阻,要收走儀器采集的樣本,并更換新的采集容器。
中國科學技術大學副研究員 張忠義:空氣在我們動力泵的作用下,它經過了擴散管,擴散管中間自備了吸附氮氧化合物的化學試劑。氮氧化合物在經過擴散管的時候,它可以完全被截留下來。一定的時間之后,我們就可以用超純水把吸附的氮氧化合物洗脫出來。
據介紹,青藏高原的氮氧化合物濃度,僅為北京的千分之幾,采集難度極大。青藏科考任務重、窗口期短,為此,2018年開始,科考隊經過近4年的努力,研發出大流量、高反應活性的擴散管等成套裝備。效率的提升,讓他們有望在短時間內完成樣本采集。接下來,樣本會送進實驗室,進行同位素分析,從中發現珠峰大氣超強自我凈化能力的來源和奧秘。
中國科學技術大學副研究員 張忠義:在紫外線的照射下等,空氣中會產生羥基自由基,可以將溫室氣體,好比甲烷、一氧化碳等等給分解掉。其中氮氧化合物又是羥基自由基生成的一個很關鍵的前體化合物。
據介紹,科學研究通常要在有代表性的環境下進行,得出的結果才最經典。珠峰大氣相對純粹,是科考隊員探究大氣自凈化能力的理想場所。如果說采集氮氧化合物,瞄準的是大氣產生自凈能力的起點。采集珠峰大氣中的PM2.5顆粒物,則是站在大氣自凈能力的終點,做的逆向研究。
中國科學技術大學副研究員 張忠義:羥基自由基在分解溫室氣體,或是有毒有害的氣體的同時,又會產生細顆粒物質。
中國科學技術大學博士研究生 吳伊超:我們采集的PM2.5主要是一個末端產物,然后反推大氣中的羥基自由基的濃度變化特征,然后來反推大氣的氧化性(自凈能力)。
收集氮氧化合物樣本,科考隊員要在僅容一人的小帳篷內,全過程蜷縮著完成,極高海拔的缺氧環境,常常讓他們感到暈眩窒息。而回收采集PM2.5顆粒物的濾膜,則要求科考隊員動作越快越好,通常控制在1分鐘以內,因為光照會分解掉樣本中最關鍵的硝酸根等成分。據介紹,采集的氮氧化合物和PM2.5顆粒物等樣本進入實驗室,預計最快可在半月內完成分析。