科羅拉多大學博爾德分校的一項新研究顯示，沙漠塵埃中的碘可以減少臭氧空氣污染，但可能延長溫室氣體的壽命。當風將細小的沙漠塵埃吹到大氣中時，塵埃中的碘可以引發化學反應，破壞一些空氣污染，但也讓溫室氣體停留更長時間。2021年12月22日發表在《科學進展》雜誌上的這一發現，可能迫使研究人員重新評估來自陸地的顆粒如何影響大氣的化學組成。
“碘，與作為營養物質添加到食鹽中的化學物質一樣，正在吞噬大氣層中高處的灰塵空氣中的臭氧，”CIRES研究員、科羅拉多大學博爾德分校的化學教授Rainer Volkamer說。Volkamer領導的團隊幾年前通過飛機在東太平洋上空進行了精確的大氣測量。他說，這項新發現不僅對空氣質量有影響，而且對氣候也有影響–碘化學可以使溫室氣體停留的時間更長，應該讓研究人員暫停重新思考涉及灰塵的地球工程計劃。
Volkamer說：“我們對碘循環的理解是不完整的。有一些我們不知道的陸基來源和化學成分，我們現在必須考慮這些。”
研究人員長期以來一直對這樣的觀察感興趣，即塵埃層空氣中的空氣污染物臭氧含量往往很低，而一旦臭氧濃度過高，就會損害人們的肺部，甚至是農作物。似乎某種灰塵表面的化學作用正在吞噬臭氧，但沒有人能夠在實驗室實驗中顯示這種情況的發生。Volkamer說，其他人對此進行了猜測，但一直存在很多疑問。相比之下，實驗室實驗早已表明，氣態碘可以吞噬臭氧–但只有暗示塵埃和碘之間有聯繫。
在2012年的一個數據集中，有關於這個過程的其他暗示，這些數據來自智利和哥斯達黎加近海的一系列飛機飛行。從南美近海吹來的灰塵具有驚人的氣態碘水平。Volkamer將這些數據交給了當時科羅拉多大學博爾德分校的研究生Theodore Koenig，他是這項研究的主要作者。Koenig將這些數據描述為世界各地的大氣化學家分享的一組模糊的照片中的一張。例如，在一張圖片中，“碘似乎與塵埃相關……但不是絕對清楚，”他說。在任何地方，塵埃似乎都會破壞臭氧，但為什麼呢？“碘和臭氧顯然有聯繫，但沒有任何兩者都帶有灰塵的‘照片’，”Koenig說，他現在是北京大學的一名空氣污染研究人員。
他說，TORERO（“熱帶海洋對流層活性鹵素和含氧碳氫化合物的交換”，由美國國家科學基金會資助的一項實地考察活動）的數據終於在一張圖片中捕捉到了這三個特徵，而且很明顯，在沙漠塵埃中含有大量碘的地方，如智利和秘魯的阿塔卡馬和塞丘拉沙漠的塵埃，碘迅速轉化為氣態形式，臭氧下降到非常低。但是這種基於灰塵的碘是如何轉化的呢？Volkamer說：“這個機制仍然是難以捉摸的。那是未來的工作。”
Koenig 說，所以這張照片是另一張模糊的照片，但科學仍然比以前更清晰。“在項目結束時，我的問題比開始時要多，”他說。“但它們更好，更具體的問題。”
Volkamer說，對於任何對大氣層的未來感興趣的人來說，這些問題也非常重要。眾所周知，碘在大氣中的反應在降低OH水平方面發揮了作用，例如，OH可以增加甲烷和其他溫室氣體的壽命。也許更重要的是，各種地球工程的想法涉及將塵埃粒子注入地球的高空，以反射進入的太陽輻射。在那裡，平流層中的臭氧不是一種污染物；相反，它形成了一個關鍵的”臭氧層”，有助於保護地球免受傳入的輻射。
Volkamer表示，如果塵埃中的碘在平流層中被化學轉化為消耗臭氧的形式，“那麼，那可不好，因為它可能會推遲臭氧層的恢復。讓我們避免在平流層中加入人為的碘！”