NASA-onderzoeker Tom Hanisco wilde een instrument bouwen dat in staat is om een ​​kortlevende chemische stof te meten die de atmosfeer van methaan - een krachtig broeikasgas - reinigt, maar ontdekte in plaats daarvan dat zijn ontdekking de beste commerciële instrumenten voor het meten van ozon in de omgeving overtrof.

Zijn toevallige ontdekking heeft geleid tot het indienen van een octrooiaanvraag voor een instrument dat hij het Rapid Ozone Experiment noemt. of ROZE, en een ligplaats aan boord van een NASA-onderzoeksvliegtuig, die deze zomer een natuurbrandgerelateerde veldactie zal uitvoeren.

"Onderzoek en ontwikkeling zijn nooit verspild, " zei Hanisco, een wetenschapper bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. "Toen we met deze ontwikkelingsinspanning begonnen, ozon was het verst van onze gedachten."

Goede en slechte ozon

Terwijl ozon in de stratosfeer het leven beschermt tegen schadelijke ultraviolette straling, wanneer het zich in de troposfeer bevindt, verergert het luchtwegaandoeningen die elk jaar honderdduizenden mensen doden. Troposferisch ozon ontstaat door chemische reacties tussen stikstofoxiden en vluchtige organische stoffen. Dit gebeurt wanneer vervuilende stoffen die door auto's worden uitgestoten, energiecentrales, industriële ketels en andere bronnen reageren chemisch in aanwezigheid van zonlicht.

Als resultaat, de U.S. Environmental Protection Agency reguleert de ozonniveaus aan het oppervlak en bestraft steden die de geaccepteerde niveaus overschrijden.

ROZE Essentieel voor het begrijpen van stedelijke luchtkwaliteit

ROZE, die volgens Hanisco wetenschappers kunnen gebruiken om te bepalen hoeveel ozon op de grond wordt afgezet, is een versie van een prototype instrument dat hij oorspronkelijk ontwikkelde om hydroxyl te meten, of OH.

Hoewel van korte duur en zeer reactief, OH is het wasmiddel van de natuur:het reinigt de atmosfeer van methaan, een verwoestend krachtig broeikasgas dat effectiever is dan kooldioxide bij het absorberen van warmte.

Om hydroxyl beter te meten, Hanisco heeft een beproefde meettechniek toegepast die gasfiltercorrelatiespectroscopie wordt genoemd. Hanisco's idee was om een ​​holte te vullen met hydroxyl geproduceerd door zijn prototype-instrument. Eenmaal gevuld, de hydroxyl zou al het licht blokkeren bij golflengten die door hydroxyl worden geabsorbeerd. Toen hij de holte uitschakelde om te voorkomen dat hydroxyl hem zou vullen, het instrument zou dan al het door hydroxyl beïnvloede licht meten. Het verschil tussen de twee metingen zou evenredig zijn met de hoeveelheid hydroxyl in een kolom.

Bij het testen, echter, het team ondervond moeilijkheden bij het produceren van hydroxyl. Een luchtlek produceerde ozon, die bestaat uit drie zuurstofatomen. "Ozon interfereerde, maar we hebben een paar snelle cijfers gedaan om te zien hoeveel ozon we konden zien. Zoals later bleek, het instrument was overgevoelig voor dit molecuul, ' zei Hanisco.

Met wat tweaken, Hanisco en zijn collega, Reem Hannun, waren in staat om de gevoeligheid van het instrument voor ozon te verbeteren. Volgens Hanisco, ROZE is 100 keer nauwkeuriger dan het beste commercieel vervaardigde optische instrument, Hanisco zei, eraan toevoegend dat zijn instrument eenvoudig te bouwen en relatief goedkoop is.

Patent ingediend; Vliegtuigcampagne aan de horizon

Hanisco heeft een patentaanvraag ingediend en is nu van plan het instrument te laten vliegen in een vliegtuigcampagne genaamd FIREX-AQ, afkorting voor Fire Influence on Regional to Global Environments Experiment-Air Quality. De campagne, worden uitgevoerd aan boord van een DC-8-vliegtuig in juli-augustus, zal sporengassen en aerosolemissies meten die worden veroorzaakt door bosbranden in het westen van de VS en landbouwbranden in het zuidoosten van de VS. Hoewel het testen van ozonmetingen geen focus is van FIREX-AQ, de vluchtmogelijkheid geeft Hanisco en zijn team de kans om ROZE onder vliegomstandigheden te bedienen.

ROZE heeft al interesse gewekt bij onderzoekers van overheidsinstanties en universiteiten. Vanwege de hoge gevoeligheid en snelle bemonsteringsfrequenties, ze geloven dat het een essentiële niche kan vullen in het begrijpen van het ozonbudget. De huidige ozoninstrumenten zijn effectief in het meten van algemene achtergrondniveaus, maar zijn niet bedreven in het onthullen hoeveel er op het aardoppervlak wordt afgezet.

Een beter begrip van het ozonbudget is belangrijk voor gemeenten en staten, vooral als een gebied niet-bereikbaar is en wordt bestraft. "EPA heeft modellen die kunnen voorspellen hoeveel ozon zich zal vormen, "Zei Hannun. "Maar deze modellen weten niet echt hoe snel het wordt gedeponeerd. Als we het tarief niet weten, we kunnen niet nauwkeurig modelleren hoe ozon van het ene gebied naar het andere gaat, of hoe lang het zal blijven hangen als het eenmaal is gevormd."

Wat betreft het maken van een instrument dat gevoelig is voor hydroxyl, Hanisco heeft niet opgegeven. Hij diende een patent in voor dat concept, te, en plannen om de technologie verder te ontwikkelen. "Zelfs als je niet wint, uiteindelijk win je. Dat was hier zeker het geval ' zei Hanisco.