研究发现雷暴期间植物的电火花可能会影响空气质量

宾夕法尼亚州立大学大气科学家的新研究发现，在雷暴期间，树叶上的放电可以产生大量的化学物质，而这可能会影响周围森林的空气质量。早在2021年，气象学家William Brune及其同事在《科学》上发表了一项证明了闪电如何引发几种大气氧化剂--包括羟基自由基(OH)和氢过氧自由基(HO2)--形成的重要研究。   　　这些气态分子是我们大气中至关重要的“清洁”剂。它们可以降解温室气体如甲烷，然而羟基自由基也可能是无益的，在遇到氧气时产生高水平的臭氧。该研究估计，雷暴可能占全球所有大气OH的16%。后续工作促使研究人员调查雷暴可能引发羟基自由基形成的其他方式。“羟基自由基有助于许多大气污染物的全面氧化，包括温室气体甲烷，改善空气质量，并减缓气候变化，”Brune解释道，“然而，这些反应也可能导致臭氧和小气溶胶颗粒的形成，并对空气质量和气候产生负面影响。 　　因此，了解OH的所有潜在来源对于预测未来的空气质量和气候非常重要。”研究人员研究了一种现象，即雷暴可以在地面上的物体上诱发小型放电。这些放电被称为冠状物，并且在有尖角的植物叶片上可能特别突出。因此，研究人员想要回答的问题是，植物冠状花序是否会产生可测量的OH化学物质。在实验室条件下，研究人员测试了八种不同的树叶，结果发现这些植物冠状花序确实产生了极大量的羟基。   　　虽然植物冠层产生的OH总量明显低于雷暴中的含量，但研究人员推测，大型森林的规模可能导致雷暴前后的极端OH水平。“即使电晕产生的电荷比我们之前看的火花和闪电要弱，我们仍看到了这种羟基自由基的极端数量，”参与该项目的另一位研究员Jana Jenkins说道，“在全球最可能发生雷暴的地区大概有两万亿棵树，在任何时候都有1800场雷暴在进行。这绝对是一个一直在进行的过程，根据我们目前所能做的计算，我们认为这可以影响森林和树木内部及周围的空气质量。”   　　虽然研究人员清楚这种新发现的机制不太可能跟全球氢气的产生有关，但可能有关的是这些大气氧化的波浪可以影响树木和森林生态。Jenkins还建议，随着气候变化增加了雷暴活动的数量，了解这些过程是至关重要的，尤其是对这些地方的当地空气质量的影响方面。