Je leest:

Olieramp verbetert begrip van smog

Olieramp verbetert begrip van smog

Nieuw inzicht in aerosolvorming dankzij metingen na explosie BP-platform

Auteur: | 17 maart 2011

Vorig jaar juni, een dikke maand na de ramp met BP’s boorplatform Deepwater Horizon, vlogen Amerikaanse atmosfeeronderzoekers met een meetvliegtuig boven de olievlekken in de Golf van Mexico. Hun onderzoek, vorige week gepubliceerd in Science, toont voor het eerst in de praktijk aan dat grote koolwaterstofmoleculen een rol spelen bij de vorming van aerosolen. En dus bij de vorming van smog. Deze uitkomst zou tot nieuwe milieumaatregelen kunnen leiden.

Boorplatform Deepwater Horizon in brand.
Wikimedia Commons

In de lente van 2010 beheerste de grote olieramp in de Golf van Mexico het nieuws. Beelden van olie die zich borrelend een weg baant naar het zee-oppervlak staan in ieders geheugen gegrift. Grote vlekken olie in de Golf dreven langzaam richting de Mississippidelta. In één van de kantoren van de National Oceanic & Atmospheric Administration in Boulder, Colorado, beseften onderzoekers dat ze hier een gouden kans hadden.

Behalve de zichtbare, verschrikkelijke gevolgen voor het mariene ecosysteem had de in grote hoeveelheden uitgebraakte olie namelijk nóg een belangrijk effect. Verdampende oliecomponenten kwamen in de onderste atmosfeerlagen terecht. Daar zetten ze processen in gang die ook boven dichtbevolkte stedelijke gebieden voorkomen. Dáár wilden de onderzoekers meer van weten.

De Amerikanen stuurden één van hun Hurricane Hunter meetvliegtuigen, een Lockheed WP-3D Orion, naar de Golf van Mexico. Op 8 en 10 juni voerde het metingen uit aan koolwaterstoffen zoals methaan, kooldioxide, ozon, stikstofoxiden en allerlei andere atmosferische componenten. Vorige week werden de opmerkelijke resultaten van al die metingen gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Science.

Het olieplatform Deepwater Horizon explodeerde op 20 april 2010. Tijdens de meetvluchten op 8 en 10 juni stroomde er nog steeds grote hoeveelheden olie de golf in, nadat de eerste poging tot het dichten van het lek (operatie Top Kill) was mislukt.
NOAA

Aerosolen

De onderzoekers waren vooral geïnteresseerd in het ontstaan van zogenaamde secundaire organische aerosolen. Dat zijn minuscule druppeltjes die in de atmosfeer ontstaan als gevolg van de reacties en interacties tussen daar aanwezige gassen, dampen en stofdeeltjes. Ze zijn van belang voor de luchtkwaliteit en spelen een belangrijke rol in smogvorming. En daardoor zijn ze ook relevant voor de volksgezond en voor het klimaat.

Analyse van aerosolen in de lucht boven Mexico Stad gedurende de dag, vastgesteld door atmosfeerwetenschappers van de University of Nevada tijdens een meetcampagne in maart 2006. Links de samenstelling, gemeten met massaspectrometrie; de blauwe lijn geeft koolwaterstoffen weer. Rechts de lichtverstrooiing (albedo) aan de aerosolen. Bij de groene pijl is die laag vanwege de vele lichtabsorberende roetdeeltjes tijdens de ochtendspits. Dat de verstrooiing in de loop van de ochtend toeneemt wordt toegeschreven aan de vorming van secundaire aerosolen (paarse pijl).

Atmosfeerchemici gingen er lang van uit dat vooral lichte, gemakkelijk verdampende vluchtige verbindingen van belang waren bij de vorming van secundaire aerosolen. Maar de laatste jaren leken verschillende experimenten aan te geven dat ook minder makkelijk verdampende stoffen (grotere moleculen) een rol spelen. Alleen was dat lastig in de praktijk vast te stellen. Auto’s en fabrieken braken immers van alles tegelijk uit. Lichte en zware moleculen komen daarom normaal gesproken altijd gemengd in de atmosfeer voor. In het aerosolonderzoek is het zo goed als onmogelijk om daar onderscheid tussen te maken.

Eenvoudig aerosolen onderzoeken

De olieramp bood een uitgelezen kans om het onderscheid in de praktijk wél te kunnen maken. De lichte, snel verdampende verbindingen ontsnapten namelijk als eersten aan de wegspuitende olie uit de lekkende put. Ze kwamen terecht in een duidelijke ‘pluim’ benedenwinds van het ontplofte boorplatform. De zwaardere, minder vluchtige verbindingen bleven langer in de olie aanwezig en kwamen vooral voor boven de grote olievlekken op het zeeoppervlak.

Dagelijks verdampten miljoenen kilo’s olie

Uit analyse van de NOAA metingen op 10 juni blijkt dat die dag als gevolg van het olielek een totale hoeveelheid aan vluchtige verbindingen van maar liefst 2,6 miljoen kilo in de atmosfeer terecht is gekomen. Dit publiceerden de onderzoekers begin maart online bij het wetenschappelijke tijdschrift GeoPhysical Research Letters. Volgens een bericht in het vakblad Chemical Engineering News is die hoeveelheid te vergelijken met de dagelijkse uitstoot van een stedelijke agglomeratie zoals Houston. Met ruim zes miljoen inwoners lijkt die wel een beetje op de Randstad.

Deze natuurlijke scheiding maakte het de onderzoekers heel eenvoudig om de bijdrage van beide soorten verbindingen aan de vorming van secundaire organische aerosolen te onderzoeken. De ene keer vlogen ze hun meetvliegtuig door de pluim, de andere keer over de olievlekken. Vooral op 10 juni vorig jaar waren de omstandigheden gunstig: de pluim strekte zich door de wind mooi uit zodat er goed doorheen gevlogen kon worden.

Maatregelen nemen

De meetresultaten, vorige week gepubliceerd in Science, bevestigden de vermoedens van de atmosfeerchemici. De minder vluchtige verbindingen – vooral de koolwaterstoffen met 14 tot 16 C’s in de keten – blijken wel degelijk van belang voor de vorming van secundaire organische aerosolen. De mechanismen voor smogvorming moeten dus herzien worden. En dat is niet alleen voor de wetenschappers relevant. Zo stelde onderzoeksleider Joost de Gouw in de Volkskrant: “Als zware componenten in benzines en diesel een grotere rol spelen bij smogvorming, zul je daar specifieke maatregelen moeten nemen omwille van de luchtkwaliteit. Dat zie ik binnen vijf tot tien jaar wel gebeuren.”

Literatuur:

J. A. de Gouw, A. M. Middlebrook et.al., Organic Aerosol Formation Downwind from the Deepwater Horizon Oil Spill, Science 11 maart 2011, Vol. 331 no. 6022 pp. 1295-1299. doi:10.1126/science.1200320

Ryerson, T.B., K.C. Aikin et.al. (2011), Atmospheric emissions from the Deepwater Horizon spill constrain air-water partitioning, hydrocarbon fate, and leak rate. Geophys. Res. Lett, In Press. doi:10.1029/2011GL046726

Meer artikelen over aerosolen op Kennislink:

Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/äerosolen/aërosolen/aerosol/aërosol/aerosolen/index.atom?m=of", “max”=>"6", “detail”=>"minder"}

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 17 maart 2011

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.