La poussière du désert chargée d’iode ronge la pollution par l’ozone


Alors qu’ils étaient à Antofagasta, au Chili, en étudiant les gaz émis par les eaux riches en nutriments s’écoulant de l’Antarctique le long de la côte ouest de l’Amérique du Sud, Rainer Volkamer et son équipe ont découvert quelque chose à quoi ils ne s’attendaient pas.

“Nous avons trouvé ces niveaux étonnamment élevés de radicaux d’oxyde d’iode” dans des couches de poussière à 1 à 5 kilomètres au-dessus de la surface, a déclaré Volkamer, professeur de chimie à l’Université du Colorado à Boulder. Ils étaient perplexes parce que l’océan fournit la majeure partie de l’iode de l’atmosphère et que les niveaux d’iode sont généralement les plus élevés là où l’océan rencontre l’air.

L’équipe de recherche est tombée sur une réponse potentielle à une question qui tourmente les chimistes de l’atmosphère depuis des années : qu’est-ce qui ronge l’ozone dans l’air poussiéreux ?

En essayant de concilier cette contradiction, l’équipe de recherche est tombée sur une réponse potentielle à une question qui a vexé les chimistes de l’atmosphère pendant des années : qu’est-ce qui ronge l’ozone dans l’air poussiéreux ?

Dans les couches de poussière flottant au large du Sahara et d’autres déserts, les scientifiques ont vu les niveaux d’ozone tomber en dessous de ceux de l’air moins poussiéreux. Séparément, certains ont également observé des couches de poussière riches en iode. Il est également bien connu que l’iode est un puissant destructeur d’ozone, un polluant nocif pour les humains et les cultures. Mais jusqu’à présent, personne n’avait trouvé de mécanisme probable qui unit l’ozone, la poussière et l’iode et explique les faibles niveaux d’ozone dans la poussière.

L’énigme

Volkamer et ses collègues ont voulu savoir ce qui se passe à l’intérieur des couches de poussière. Ils ont volé entre le centre du Chili et le sud du Pérou pendant 13 jours entre janvier et février 2012 et ont utilisé un lidar à haute résolution spectrale pour suivre les couches de poussière dans la troposphère libre tandis que les instruments de spectroscopie enregistraient les niveaux d’ozone et de monoxyde d’iode.

Après les vols, l’équipe s’est penchée sur les enregistrements météorologiques et a retracé la source des masses d’air chargées de poussière jusqu’aux déserts d’Atacama et de Sechura. Les mesures sur le terrain ont montré que les couches de poussière avaient 10 fois la concentration d’oxyde d’iode de l’air de fond aux mêmes altitudes. Les chercheurs ont ensuite modélisé comment ces concentrations d’iode pourraient affecter les niveaux d’ozone dans l’air ambiant et ont constaté que les concentrations d’ozone diminuaient de 35% localement (sur une zone d’environ 57 000 kilomètres carrés) et de 9,4% au niveau régional (une zone d’environ 5 millions de kilomètres carrés). ).

“C’était une énigme dans la communauté. … Il y avait des mesures de poussière et d’ozone faible, mais il n’y avait pas de mesures simultanées de poussière et d’ozone avec de l’iode.”

Les scientifiques ne sont pas certains du mécanisme précis, mais ont proposé que lorsque le vent soulève de la poussière dans l’air, la poussière, qui est alcaline, peut attirer les acides. Ces acides peuvent activer les particules de poussière pour libérer de l’iode, entraînant des réactions photochimiques dans lesquelles l’iode détruit l’ozone.

“C’était une énigme dans la communauté”, a déclaré Volkamer. “Il y avait des mesures de poussière et d’ozone faible, mais il n’y avait pas de mesures simultanées de poussière et d’ozone avec de l’iode.”

D’autres expériences en laboratoire et sur le terrain sont nécessaires pour vérifier ces résultats, qui ont été publiés dans Avancées scientifiques. “Nous avons un ensemble de données limité, et nous n’avons pas mesuré l’iode dans la poussière [directly]», a déclaré Theodore Koenig, chercheur postdoctoral à l’Université de Pékin et auteur principal de l’étude.

Mais ces découvertes donnent aux chimistes de l’atmosphère un cadre pour expliquer la dégradation de l’ozone dans la poussière. “C’est certainement une preuve crédible, mais bien sûr, ce n’est pas représentatif pour le monde entier”, a déclaré Jos Lelieveld, directeur de l’Institut Max Planck de chimie, qui n’a pas participé à l’étude.

Combler les lacunes

Les sources terrestres d’iode ne sont pas aussi bien connues que les sources marines, et elles contribuent une part beaucoup plus petite de l’élément à l’atmosphère. Mais sans tenir compte de cette source, les modèles atmosphériques pourraient manquer un facteur petit, mais percutant, des niveaux d’ozone. “L’iode fournit une explication qui comble les lacunes laissées par d’autres techniques”, a déclaré Volkamer.

De plus, les régulateurs de la qualité de l’air pourraient vouloir considérer l’iode lors de la mise en œuvre de mesures de contrôle de la pollution. L’iode émis par la poussière est un puits pour l’ozone, a expliqué Volkamer, ce qui réduit la pollution par l’ozone près de la surface. Mais Lelieveld a averti que des travaux supplémentaires sont nécessaires pour comprendre comment la chimie de l’iode affecte la qualité de l’air.

Les résultats ont également des implications pour les propositions de géo-ingénierie visant à injecter de la poussière dans l’air pour refroidir la Terre. L’injection de poussière sans une compréhension complète de ses interactions avec l’ozone pourrait retarder le rétablissement de la couche d’ozone protectrice dans la stratosphère. Et bien qu’elle détruise l’ozone, la chimie de l’iode augmente la durée de vie des autres gaz à effet de serre dans l’air. “Nous sommes prudents avant d’essayer de résoudre un problème et d’en aggraver un autre, et l’iode est quelque chose que nous devons avoir sur la carte”, a déclaré Volkamer.

—Jackie Rocheleau@JackieRocheleau), écrivain scientifique

Citation: Rocheleau, J. (2022), La poussière du désert chargée d’iode ronge la pollution par l’ozone, éos, 103, https://doi.org/10.1029/2022EO220112. Publié le 28 février 2022.
Texte © 2022. Les auteurs. CC BY-NC-ND 3.0
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