Токсична хімічна речовина, що забруднює підземні води, має своє походження високо в атмосфері Землі, як з’ясувало наукове дослідження за допомогою спеціального польоту. Перхлорати – це група хімічних сполук, що містять хлор і здатні порушувати функцію щитоподібної залози в людини. Згідно з новим дослідженням, ці речовини утворюються на частинках диму та органічної матерії у стратосфері – шарі атмосфери, що розташований на висоті від 10 до 50 кілометрів над поверхнею планети.
Загадка формування перхлоратів
Вчені вже раніше знали, що перхлорати природного походження утворюються високо в атмосфері. Про це свідчили сліди впливу космічних променів, високоенергетичних частинок, що надходять з космосу, на природні форми цих хімікатів. Однак досі не було достеменно зрозуміло, як саме і де вони утворюються. Стратосфера, що є другим основним шаром атмосфери Землі, відіграє вирішальну роль у житті планети, адже саме тут знаходиться озоновий шар, який захищає нас від шкідливого ультрафіолетового випромінювання. Вона здебільшого насичена дрібними частинками сірчаної кислоти, проте дослідники виявили, що перхлорати не прилипали до цих поширених частинок. Натомість команда з’ясувала, що токсичні хімікати майже винятково утворюються на частинках, багатих на азот, та на частинках диму – жоден з цих типів частинок не підіймається так часто високо в атмосферу.
Витоки забруднення та можливі ризики
Тепер постає визначальне питання: чи може зростаюче забруднення стратосфери, спричинене діяльністю людини, також призвести до збільшення кількості перхлоратів, які забруднюють підземні води, коли вони зрештою падають на поверхню Землі?
«Ми не знаємо, чи призведе зміна складу частинок у стратосфері до збільшення кількості перхлоратів чи ні», – зазначив Даніел Мерфі, керівник програми з аерозольних властивостей та процесів у Лабораторії хімічних наук Національного управління океанічних і атмосферних досліджень (NOAA). Це нове дослідження є закликом до подальших наукових робіт з цього питання, додав він в інтерв’ю Live Science. NOAA – це американське наукове агентство, що фокусується на вивченні океанів та атмосфери, надаючи важливі дані для прогнозування погоди та кліматичних досліджень.
Природні та синтетичні джерела
Синтетичні перхлорати використовуються у вибухових речовинах, батареях, подушках безпеки та ракетному паливі. Промислове виробництво цих речовин іноді може призводити до забруднення підземних вод, але більшість перхлоратів є природними. Агентство з охорони довкілля США (EPA), головний регуляторний орган, що відповідає за захист здоров’я людей та навколишнього середовища, планує запропонувати національні нормативи щодо перхлоратів у питній воді до листопада цього року.
Мерфі та його колеги виявили місце утворення перхлоратів під час масштабнішого проєкту з дослідження аерозольних частинок стратосфери. Дані були отримані переважно з літака NASA WB-57 – висотного дослідницького літака, що може літати на висоті до 19 000 метрів. Для порівняння, комерційні рейси зазвичай перебувають на висоті від 9 100 до 12 800 метрів.
«Це були найбільш детальні вимірювання перхлоратів, – зауважив Мерфі. – Вони містили інформацію, якої ми ніколи раніше не мали щодо природи перхлоратів для цього природного джерела в стратосфері».
Довговічність та майбутні виклики
Дослідники, які опублікували свої результати 28 липня у науковому журналі PNAS, порівняли виявлені перхлорати з попередніми вимірюваннями перхлоратів у ракетному паливі та виявили, що вони не є однаковими. Іншими словами, концентрація цих речовин у стратосфері не спричинена запусками ракет, а є результатом природних процесів у цьому шарі атмосфери.
Наразі незрозуміло, чи те, що перхлорати прилипають лише до органічних та димових частинок, є цікавою хімічною особливістю, чи це має ширші наслідки, зазначив Мерфі. Якщо існування цих частинок дозволяє перхлоратам утворюватися, то додавання більшої їх кількості до стратосфери може призвести до утворення більшої кількості токсичних хімікатів. Це може бути предметом занепокоєння, оскільки перхлорати, що потрапляють на поверхню, можуть зберігатися дуже довго – принаймні 10 000 років у посушливих середовищах, згідно з дослідженням 2010 року.
«Ми знаємо, наприклад, що кількість лісових пожеж у всьому світі зростає, і це може означати, що це природне джерело перхлоратів може збільшитися», – сказав Мерфі. Деякі геоінженерні схеми, що пропонують великомасштабні маніпуляції з кліматичною системою Землі для протидії зміні клімату, також передбачають впорскування частинок у стратосферу для відбиття сонячного світла, що може бути ризикованим, якщо ці частинки спровокують утворення перхлоратів.
Однак дослідники вже готові вивчати ці хімікати. Перхлорати були виявлені на Марсі, що означає, що планетологи вже вивчають їх. «Можливо, люди розробили лабораторне обладнання з цієї причини, і вони можуть переорієнтувати його», – сказав Мерфі. Лабораторні дослідження хімії перхлоратів можуть визначити, чи не може діяльність людини ненавмисно збільшити кількість перхлоратів на таких запаморочливих висотах, додав він.
