In een veldstudie gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications hebben onderzoekers van de Universiteit van Californië, Irvine en het National Institute for Environmental Studies in Japan onthuld hoe ammoniakisotoopmoleculen in de atmosfeer diffunderen.

Ammoniak (NH3) is een kleurloos gas met een sterke geur dat in sporenhoeveelheden in de atmosfeer van de aarde wordt aangetroffen. Het wordt op natuurlijke wijze geproduceerd door de afbraak van organisch materiaal en komt ook in de atmosfeer terecht bij menselijke activiteiten zoals landbouw en industriële processen.

De onderzoekers gebruikten een nieuwe techniek genaamd "isotopische fluxmetingen" om de diffusie van ammoniakisotoopmoleculen in de lucht te meten. Bij isotopische fluxmetingen wordt het verschil in de isotopensamenstelling van ammoniak tussen twee punten in de ruimte in de loop van de tijd gemeten. Hierdoor kunnen de onderzoekers de snelheid berekenen waarmee ammoniakmoleculen tussen de twee punten bewegen.

De onderzoekers voerden hun onderzoek uit op een veldlocatie in Japan, gelegen in de buurt van een bos en een rijstveld. Ze maten de diffusie van ammoniakisotoopmoleculen tussen twee torens die 100 meter uit elkaar stonden. De torens waren uitgerust met instrumenten die de isotopensamenstelling van ammoniak in de lucht konden meten.

De onderzoekers ontdekten dat de verspreiding van ammoniakisotoopmoleculen in de lucht sterk werd beïnvloed door de aanwezigheid van bomen. Bomen laten een aantal verbindingen vrij in de atmosfeer, waaronder terpenen, dit zijn vluchtige organische stoffen (VOS). VOC's kunnen met ammoniak reageren en aerosolen vormen, dit zijn kleine deeltjes die zonlicht kunnen verstrooien. De onderzoekers ontdekten dat de aanwezigheid van aerosolen in de lucht de diffusie van ammoniakisotoopmoleculen verminderde.

De bevindingen van deze studie hebben belangrijke implicaties voor ons begrip van de mondiale stikstofcyclus. De stikstofcyclus is het proces waarbij stikstof door de atmosfeer, het land en de oceanen van de aarde beweegt. Ammoniak is een belangrijk onderdeel van de stikstofcyclus en de verspreiding ervan in de atmosfeer is een belangrijke factor bij het bepalen hoe stikstof over de hele wereld wordt verdeeld.

Deze studie biedt nieuwe inzichten in de factoren die de diffusie van ammoniakisotoopmoleculen in de atmosfeer beïnvloeden. De bevindingen van deze studie kunnen worden gebruikt om modellen van de mondiale stikstofcyclus te verbeteren en om de rol van ammoniak in de atmosferische chemie beter te begrijpen.