Листья растений искрят электричеством во время грозы это непредсказуемым образом изменяет качество воздуха

Во время грозы листья деревьев и других растений создают мини-электрические разряды, которые могут значительно изменить качество окружающего воздуха. Но исследователи не уверены, полезно это или вредно.

Когда молния сверкает вверху, растения на земле могут отвечать тем же.

Ученым давно известно, что растения и деревья могут испускать небольшие, видимые электрические разряды из кончиков своих листьев, когда растения оказываются в ловушке электрических полей, создаваемых грозой высоко над землей. Эти разряды, известные как короны, иногда видны как слабые голубые искры, которые светятся вокруг заряженных объектов.

Теперь, согласно новым исследованиям, эти искры из растений могут изменять качество окружающего воздуха таким образом, о котором раньше никто не догадывался. Но является ли влияние этих минишоков в атмосфере положительным или отрицательным, остается неясным.

В исследовании, опубликованном 9 августа в журнале Journal of Geophysical Research: Atmospheres, исследователи воссоздали в лаборатории электрические поля от грозы и проанализировали короны, испускаемые восемью видами растений в различных условиях. Результаты показали, что все короны создают большое количество радикалов - химических веществ, содержащих неспаренные электроны, которые вступают в реакцию с другими соединениями - которые могут значительно изменить качество окружающего воздуха.

"Хотя мало что известно о том, насколько широко распространены эти разряды, мы предполагаем, что короны, образующиеся на деревьях во время грозы, могут оказывать существенное влияние на окружающий воздух", - сказала в своем заявлении ведущий автор исследования Джена Дженкинс, специалист по изучению атмосферы из Университета штата Пенсильвания.

Два радикала, выделяемые коронами растений, - гидроксил (OH) и гидропероксил (HO2), оба отрицательно заряжены и, как известно, окисляют, или крадут электроны у ряда различных химических соединений, превращая их таким образом в другие молекулы. Исследователей особенно интересовала концентрация гидроксильных радикалов, поскольку они оказывают большее влияние на качество воздуха.

"Гидроксильный радикал вносит свой вклад в общее атмосферное окисление многих атмосферных загрязнителей, - говорится в заявлении соавтора исследования Уильяма Брюна (откроется в новой вкладке), метеоролога из Университета штата Пенсильвания.

Например, если гидроксильный радикал вступает в реакцию с парниковыми газами, такими как метан, то он может удалить вредные молекулы из атмосферы и помочь в борьбе с изменением климата, сказал Брун. Но если тот же радикал реагирует с кислородом, он может образовывать озон, который, несмотря на важную роль в верхних слоях атмосферы, является токсичным для человека. Радикалы также могут создавать аэрозольные частицы, которые ухудшают качество воздуха, добавил он.

Это не первый раз, когда исследователи показывают связь между грозами и гидроксильными радикалами.

В 2021 году исследовательская группа под руководством Брюна обнаружила, что молния является основным источником гидроксильных радикалов в атмосфере. В своей работе, опубликованной в журнале Science, команда предположила, что грозы могут быть непосредственно ответственны за одну шестую часть гидроксильных радикалов в атмосфере.

В сентябре другая группа под руководством Брюна опубликовала в журнале Earth, Atmospheric and Planetary Sciences результаты повторного исследования, которые показали, что короны, создаваемые металлическими объектами, такими как телефонные столбы и опоры ЛЭП, производят несколько больший уровень гидроксильных радикалов, чем короны растений. Однако уровни радикалов, производимых растительной и искусственной короной, значительно ниже, чем те, которые образуются непосредственно от молнии.

"Несмотря на то, что заряд, создаваемый [растительной] короной, был слабее, чем искры и молнии, которые мы рассматривали ранее, мы все равно видели огромное количество гидроксильных радикалов", - сказал Дженкинс.

Учитывая огромное количество деревьев, произрастающих в районах, подверженных молниям, растительные короны могут представлять собой малоизученный источник радикалов, оказывающих непредсказуемое влияние на качество воздуха, добавила она.

"В районах, где наиболее вероятны грозы, в мире произрастает около двух триллионов деревьев, и в любой момент времени происходит 1800 гроз", - сказал Дженкинс.

В результате исследователи хотят продолжить более детальное изучение этих короналов, чтобы полностью понять, какое влияние они оказывают на качество воздуха в локальных районах и в более широком глобальном масштабе.

"Гидроксильный радикал является самым важным очистителем атмосферы", - сказал Дженкинс. "Поэтому более точный учет того, где он образуется, может дать нам более полное понимание того, что происходит в атмосфере".

Другие исследования показывают, что грозы могут стать более частыми и мощными из-за последствий антропогенного изменения климата, поэтому понимание влияния гроз на качество воздуха крайне важно, добавила она.

В ходе экспериментов команда сделала еще одно открытие, которое может помочь ускорить эту область исследований: Листовые разряды испускали резкие всплески ультрафиолетового излучения. Это может позволить команде косвенно изучить места возникновения короны в полевых условиях и измерить их влияние на качество воздуха поблизости.