إشارات الدخان و تاثيره : حريق MT ، انضمت الطائرة إلى طائرة تاكر بالقرب من جبل شاستا ، كاليفورنيا. عندما دخلت الطائرة العمود ، تحول الضوء إلى اللون البرتقالي وملأت رائحة الدخان المقصورة.
حدق مات كوجون في شاشة مقياس الطيف ، والتي أظهرت تركيزًا عاليًا جدًا من الكاتيكول. “إنه أكثر بكثير مما رأيناه قبل يومين! لاحظ. لم يكتشف مقياس الطيف أي مركبات نيترو أروماتية ، فقط سلائفها.
وفجأة انضم إلى وايت براون ، وهو طالب يتلاعب بأداة أخرى كشفت عما لا يستطيع مقياس الطيف رؤيته: الهباء الجوي دون الميكرون المكون من النيتروكاتيكول ، في هذه الحالة النيتروكاتيكول ، والتي لم تكن موجودة كغاز ، ولكن قطرات دقيقة.
لذلك كان لدى Matt Coggon تأكيدًا ، في العالم الحقيقي ، لما رآه في نماذجه. لكن الأمر سيستغرق بعض الوقت لتحديد ما إذا كانت النيتروكاتيكول عبارة عن خزان للنيتروجين الذي ، مثل نترات البيروكسي أسيتيل ، يؤخر إنتاج الأوزون ، أو إذا تم عزله بشكل دائم ، يمنع إنتاج الأوزون. كل سيناريو له آثار مهمة على إنتاج الأوزون من الدخان ، وبالتالي تأثير هذا الدخان على السكان.
جدول المحتويات
الألغاز كانت عديدة خلال الحملة
مثل هذه الألغاز كانت عديدة خلال الحملة. كان هناك حريق منزل تم قياسه عن طريق الخطأ أثناء تحليل حرائق الكتلة الحيوية في كانساس ، وهي دراسة حالة مفيدة محتملة نظرًا للعدد المتزايد للبنية التحتية البشرية التي دمرتها الحرائق كل عام. كان هناك أيضًا هذا الحريق المنخفض الكثافة الذي تم التحكم فيه في غابات الصنوبر في فلوريدا مما أدى إلى حدوث تخمة في الأوزون على الفور تقريبًا بعد الحريق ، على عكس الحرائق العرضية في ولاية واشنطن والتي بدت أنها ليست بالكاد تنتج. يأمل كارستن وارنك أن يؤكد من خلال تحليل البيانات التي تم جمعها تفسيره: كان حريق فلوريدا قد استهلك وقودًا غنيًا بالنيتروجين ، في يوم مشمس ودخان منخفض ، أثناء وجوده في ولاية واشنطن ،
إقرأ أيضا:المرارةربما يكمن العنصر الأكثر إشكالية في التعليم الثانوي PM 2.5. خلال عدة حرائق ، انخفضت كمية هذه الجسيمات الدقيقة قبل أن تنمو بسرعة. هل تمت ملاحظة العمليات في المختبر في الطبيعة؟
إشارات الدخان و تاثيره : هل تمت ملاحظة العمليات في المختبر في الطبيعة؟
بعد قضاء ساعة في عمود من الدخان المنبعث من حريق تاكر فاير ، غربت الشمس خلف المحيط الهادئ. من خلال النافذة ، كانت النار لا تزال مرئية على الأرض ، مثل شريط برتقالي طويل يتلوى في الظلام. كان وقود DC-8 على وشك النفاد. انعطف الطيارون شرقًا نحو بويز ، وانضم جيم كروفورد إلى المقصورة. وأوضح “من منظور الانبعاثات ، كانت مجرد قطرة في محيط”. لكن التفاصيل التي يمكننا الاستفادة منها ستكون ذات قيمة كبيرة. “
قريباً ، سيتجه العلماء إلى مهمة أقل إثارة: تنظيم البيانات ، وإعداد الأوراق ، وتطوير أدوات النمذجة والتنبؤ … لكن في تلك الليلة ، استحموا برائحة الدخان ، تصافحوا جميعًا في الترحيب. واقترح أحدهم الاستحمام على الفريق بأكمله.
تجميد الأوزون
مع مات كوجون من NOAA ، أظهر الفريق أن البيرشاتيكول سيلعب أيضًا دورًا رئيسيًا في تكوين الأوزون. لا ينبعث مباشرة من الحرائق ، ولكنه يتشكل عندما تتفاعل أكاسيد النيتروجين والمركبات العضوية المتطايرة وأشعة الشمس. هناك دائمًا مركبات عضوية متطايرة في الدخان ، وضوء الشمس في كل مكان. ومع ذلك ، فإن إنتاج النيتروجين يختلف باختلاف الظروف. تطلق الحرائق المشتعلة الأمونيا ، وهي شكل غير تفاعلي من النيتروجين ، من النباتات. في المقابل ، تطلق الحرائق الأكثر سخونة أكسيد النيتروجين المتطاير. يقول مات كوجون: “المهم أن الكيمياء الموجودة في عمود السحب شديدة جدًا”. في أقل من ساعة في حالة الحرائق الكبيرة ، لن يبدو هذا الدخان حقًا كالذي انبعث في الأصل. “
إشارات الدخان و تاثيره : في الحرائق الكبيرة
في الحرائق الكبيرة ، يتم حبس أكسيد النيتروجين الناتج عن احتراق النباتات في الدخان ثم يتم دفعه إلى طبقة التروبوسفير العليا بواسطة الحرارة. خلال هذا الارتفاع ، تتفاعل بعض المركبات حتى ، بعد سلسلة من التفاعلات الكيميائية ، يصبح أكسيد النيتروجين فوق أوكسي أسيتيل نترات CH 3 COO 2 NO 2 ، وهو جزيء مستقر نسبيًا عندما تكون درجات الحرارة باردة بدرجة كافية. طالما أن الدخان ينجرف عالياً ، في درجات حرارة منخفضة ، يتم حجز النيتروجين ويتم تجميد عملية تكوين الأوزون بشكل أساسي.
ولكن عندما يبدأ الدخان في النزول إلى ارتفاعات حيث تكون درجات الحرارة أعلى ، تتفكك نترات البيروكسي أسيتيل ويعود أكسيد النيتروجين. فجأة ، على بعد مئات أو حتى آلاف الكيلومترات من الحريق الأصلي ، يمكن أن يتشكل الأوزون بكميات سامة للإنسان. ومن ثم يصبح من السهل فهم سبب ارتفاع مستويات الأوزون في مدن وسط الولايات المتحدة وحتى في الشرق ، أثناء حرائق معينة ، عندما تنجرف أعمدة الدخان المتولدة في الغرب نحو الشرق. في المناطق الحضرية ، حيث الهواء غني بالفعل بأكاسيد النيتروجين من السيارات والمصانع ، يمكن أن يقفز محتوى الأوزون في الغلاف الجوي إلى ما هو أبعد من الحدود المسموح بها. يشرح هذا السيناريو كيف كانت سياتل في عدة مناسبات في 2018 المدينة ذات جودة الهواء الأسوأ في العالم.
إقرأ أيضا:أمراض القلب الرياضيهل الجزيئات الأخرى المنبعثة من الحرائق تتصرف مثل نترات البيروكسي أسيتيل؟
هل الجزيئات الأخرى المنبعثة من الحرائق تتصرف مثل نترات البيروكسي أسيتيل؟ سيكون هذا هو الحال مع الكاتيكول (عائلة البيروكاتيكول المذكورة أعلاه) والمركبات النيترو اروماتية المشتقة من الأخير. طور Matt Coggon نموذجًا كيميائيًا حيث تلعب هذه المركبات دورًا رئيسيًا في دورة حياة النيتروجين وبالتالي في تكوين الأوزون. في الواقع ، وبشكل تخطيطي ، “عندما تكون موجودة ، هناك كمية أقل من الأوزون” ، يلخص الباحث.
تنتج الحرائق أيضًا كميات كبيرة من هذه المركبات النيتروجينية. لذلك ، من خلال تعديل أداة موجودة مسبقًا ، طور كارستن وارنك ومات كوجون جهازًا لتحليل تركيز هذه الجزيئات في الهواء كل عُشر من الثانية. ووضعوه على DC-8. كانت هذه الآلة هي التي وضعت Matt Coggon على درب شيء رائع.
إشارات الدخان و تاثيره : التأثيرات الإيجابية للدخان على النباتات
الصيف يقترب ومعه موكب الحرائق التي ستدمر العديد من مناطق الغابات. يمكن للمرء أن يستنتج من هذا أن النار والنباتات لا تختلط. قد يكون هذا خطأً جزئيًا ، لأن العديد من الأنواع ، تسمى البيروفيتات ، تستفيد من النار بل وتعتمد عليها. على سبيل المثال ، في أستراليا ، تزهر زهرة Xanthorrhoea preissei (الملقب بـ Black Boy، لأن جذعها غالبًا ما يكون محترقًا وسوداء) .
تفضله حرائق الأدغال. بالإضافة إلى ذلك ، تؤدي حرارة حرائق الغابات إلى فتح ثمار الأخشاب الحمراء العملاقة في أمريكا الشمالية ، مما يسمح للبذور بالانتشار. إن إنبات هذا الأخير يصبح أكثر سهولة لأنه يسقط على الأرض التي ، بفضل الحريق ، تم تحريرها من المنافسين وإثرائها بالمواد المعدنية. أخيرًا ، يتم تحفيز إنبات الأنواع الأخرى من خلال المكونات التي تم تحديدها مؤخرًا لدخان النار ، الكاريكين. أوضح ديفيد نيلسون ، من جامعة أستراليا الغربية ، كراولي وزملاؤه الآلية الكامنة وراء الظاهرة الأخيرة.
استخدموا البذور من نموذج النبات المثالي
للقيام بذلك ، استخدموا البذور من نموذج النبات المثالي ، نبات الأرابيدوبسيس thaliana ، أو سرطان السيدات ، ابن عم الخردل. تم نقع هذه البذور بنوع من الكاريكين (KAR 1 ) ، وتم تحليلها باستخدام الرقائق الدقيقة من أجل إبراز الجينات التي يتم التعبير عنها بشكل مفرط – أكثر نشاطًا – في وجود المركب. هذا هو الحال بشكل خاص مع جين HY5 . ما هو دوره؟ يرمز لعوامل النسخ التي تشارك ، من ناحية ، في إدراك الضوء من قبل مستقبلات مختلفة ، مثل السيتوكرومات ، ومن ناحية أخرى ، في عمل العديد من الهرمونات ، بما في ذلك هرمون الجبرلين ، الذي يؤثر على نمو مصنع.
إشارات الدخان و تاثيره : الكريكين يزيد من الحساسية للضوء من البذور والشتلات الصغيرة
يستنتج علماء الأحياء من هذه الملاحظات أن الكريكين يزيد من الحساسية للضوء من البذور والشتلات الصغيرة ، مما يعزز إنبات الأول ونمو الأخير. بطريقة ما ، يحذر الدخان النباتات الحساسة للكراكين من أن الحريق قضى على الغطاء النباتي السابق ، تاركًا التربة البكر تحت تصرفهم
نباتات العنقاء: تتجدد بالنار
بالنسبة للنباتات ، غالبًا ما يكون الحريق مرادفًا للتدمير. ومع ذلك ، فإن بعض النباتات تستفيد من الحرائق ، أو حتى تكيفت معها ولم تعد قادرة على الإزهار بدونها!
في الولايات المتحدة ، في غابات الخشب الأحمر (Sequoiadendron giganteum)أكبر الأشجار يصل ارتفاعها إلى ما يقرب من 85 مترًا ويبلغ قطر جذعها 10 أمتار. في بعض المناسبات ، يمكننا أن نرى الجنود يشعلون النيران بقاذفات اللهب. تمرين؟ فقدان الوعي؟ مطلقا. وفي إطار اهتمام جدير بالثناء بشأن الوقاية ، كانت السلطات الحرجية ترغب في منع الحرائق ، ولذلك قامت ، على سبيل المثال ، بتطهير المنطقة. لقد كانوا مخطئين ، لأنهم من خلال التصرف بهذه الطريقة ، دون معرفة ذلك .
حدوا بشكل كبير من تجديد هذه الأشجار الكبيرة. في الواقع ، تنتج السكوية مخاريط صغيرة لا تفتح إلا بعد ارتفاع حاد في درجة الحرارة: وبالتالي يطلق النار البذور! علاوة على ذلك ، تكسر النار سكونها وتسهل إنباتها. بمعنى آخر ، النار ضرورية لتجديد الغابة. الخشب الأحمر الذي يحمل المخاريط يعاني من الحريق دون ضرر ، ومثبط للهب بسبب لحائه الكثيف وخالي من الراتنج. وهكذا ، فإن البذور التي أطلقتها النار تسقط على الأرض وتنبت وتحميها الرماد. لاحظ أن أضواء الجيش تشتعل في ظل ظروف خاضعة للرقابة(انظر الشكل في الصفحة السابقة) .
إشارات الدخان و تاثيره : القضية ليست فريدة من نوعها
من المدهش أن القضية ليست فريدة من نوعها. على سبيل المثال ، جابت الحرائق الطبيعية بشكل روتيني السافانا في ولاية كارولينا الشمالية بالولايات المتحدة ، ولكن لعقود من الزمن ، أبقى البشر تحت السيطرة. تم تفضيل تنمية الأشجار الكبيرة ، ولكن تضاءلت النباتات المنخفضة بشكل كبير. اليوم ، جمعيات حماية الطبيعة حرائق يتم التحكم فيها بالضوء مفيدة لتجديد بساتين الفاكهة والنباتات النادرة الأخرى. تُستخدم هذه الممارسات أيضًا في أستراليا ، وسنعود إلى هذا. بعد أن نتذكر أن البشرية قد عرفت فوائد النار منذ عدة آلاف من السنين ، سنصف كيف يعمل التجديد المعتمد على الحريق وأنواع الحرائق الأكثر ملاءمة.
واجهت الحياة النباتية النار ، ولا سيما تلك الناجمة عن البرق
من مظهرها ، واجهت الحياة النباتية النار ، ولا سيما تلك الناجمة عن البرق. كما أن التطور “أخذ في الاعتبار” وجوده ، وفي كثير من الحالات ، تستخدم النباتات خصائصه لصالحها. في الآونة الأخيرة ، في الأيام الأولى للزراعة ، تم دمج النار في الزراعة (مثل الاحتراق ، أي القطع والحرق) وممارسات الثروة الحيوانية في جميع مناطق العالم.
ومع ذلك ، فإن الحريق خطر أيضًا. وفي كل صيف ، تتصدر حرائق الغابات وحرائق الغابات عناوين الأخبار لكل من الضحايا المحتملين من البشر والحيوانات وللضرر الذي تسببه. ومع ذلك ، يمكن للحريق أيضًا أن يلعب دورًا إيجابيًا في عمل النظم البيئية. وهكذا ، في عام 2011 ، أظهرت سوزانا غوميز غونزاليس ، من جامعة Bio-Bio ، في تشيلي ، وزملاؤها أن الحرائق ، من أصل بشري وبالتالي حديثة ، تشكل ضغطًا انتقائيًا على بذور الجلينيوم اروماتيكوم : كلما زاد تكرار حدوث الحرائق. الحرائق ، كلما احتلت البذور ، أي شعر ، ممدود وسميك الجدران.
