Tajna nastajanja oblaka: površinski aktivne tvari
Uspjeh naše znanstvenice Sanje Frka Milosavljević iz Instituta Ruđer Bošković: uspjela je izmjeriti distribuciju površinski aktivnih tvari u česticama oko kojih se stvaraju kapljice vode u oblacima
Surfaktant, površinski aktivna tvar, SAS (od engl. surface-active substance) neobične su riječi, no tvari koje se iza njih kriju nisu neobične. Baš nimalo. Nekoć kada se manje marilo za terminologiju, govorilo se o detergentima, koji su pod imenom „deterdženti“ ulazili u naše kuće kao glasnici novoga doba, „satelitskog doba hidrogena“. No površinki aktivne tvari ne nalazimo samo u deterdžentima i sapunima, nego i u tortama, kremama, majonezi, sirnim namazima – u kojima služe kao emulgatori. No nalaz površinski aktivnih tvari u kišnici i kapljicama vode od kojih su sazdani oblaci ukazuje da o njima, površinski aktivnim tvarima, može ovisiti klima, pa stoga i opstanak čovjeka na našem planetu.
No pođimo redom. Površinski aktivne tvari, jednostavno govoreći, snizuju površinsku napetost vode. To znači da one sile koje oko kapljice vode stvaraju nevidljivu opnu postaju slabije, pa se kapljica može lakše razvlačiti i povećavati (lijep primjer za to su mjehuri od sapunice). U pogledu pak nastajanja oblaka uzročni niz nije teško sagledati: više površinski aktivnih tvari - manja površinska napetost - brže nastajanje kapljica - gušći oblaci - više kiše. Drugim riječima, koliko će oblaka biti na nebu i koliko će kiše pasti na zemlju ne ovisi samo o vlagi nego i o koncentraciji površinski aktivnih tvari u zraku.
To se uglavnom znalo i prije, no ono što se nije znalo je kako su te tvari o kojima ovisi površinska napetost vode raspoređene u atmosferi. I upravo se tim pitanjem bavi znanstveni rad što ga je naša znanstvenica dr. sc. Sanja Frka Milosavljević iz Laboratorija za biogeokemiju mora i atmosfere Instituta Ruđer Bošković u suradnji s kolegama iz slovenskog Kemijskog instituta te njemačkog Instituta za istraživanje troposfere iz Leipziga objavila u prestižnom znanstvenom časopisu Environmental Science and Technology. O čemu je u radu riječ dade se naslutiti iz njegova naslova. Size-resolved surface-active substances of atmospheric aerosol: reconsideration of the impact of cloud droplet formation znači da su površinski aktivne tvari analizirane u ovisnosti o veličini čestica atmosferskog aerosola te da je time dobivena nova slika o njihovom utjecaju na nastajanje kapljica u oblaku.
Za razumijevanje toga procesa treba znati da u zraku lebde čestice (stvarajući atmosferski aerosol) koje služe kao jezgre kondenzacije vodene pare. „U procesu stvaranja oblaka aerosoli imaju ključnu ulogu jer bez njih kondenzacija vodene pare ne bi realno bila moguća. Međutim, samo se dio čestica iz atmosfere aktivira u tzv. jezgre kondenzacije koje potom prerastaju u kapljice oblaka, pri čemu parametar površinske napetosti igra važnu ulogu. U tom se kompeticijskom procesu čestice veće od jednog mikrometra brže aktiviraju od onih manjih, kod kojih kemijski sastav postaje zapravo važniji od veličine“, objašnjava mlada znanstvenica s Instituta Ruđer Bošković.
I upravo je to bila tema rada, prvo istraživanje te vrste: kako ovisi koncentracija površinski aktivnih tvari o veličini čestica?
Zahvaljujući primjeni voltametrijskih metoda, koje su u Laboratorija za biogeokemiju mora i atmosfere Instituta Ruđer Bošković već primijenili u istraživanju kemijskog sastava morske vode, došlo se do nadasve zanimljivih rezultata. Dok se dosad mjerila samo distribucija i sezonska varijacija čestica aerosola (PM), autori spomenutoga znanstvenog rada mjerili su raspodjelu površinski aktivnih tvari (SAS) u ovisnosti o veličini čestica – i otkrili velike varijacije. Dok recimo koncentracija čestica veličine 0,56-1 μm varira od 2 (proljeće) do 17 μg/m3 (zima), atmosferska koncentracija površinski aktivnih tvari uzrokovana tim česticama varira od 9 (proljeće) do 250 ngC/m3 (zima) – dakle tri puta više. To ne može biti bez utjecaja na stvaranje oblaka, a to znači i na klimu na našem planetu.
Temperatura Zemlje ne ovisi samo o koncentraciji ugljikova dioksida i, razumije se, drugih stakleničkih plinova u atmosferi nego i o naoblaci. Povećanje koncentracije kapljica vode u atmosferi za 10 % povećao bi albedo Zemlje za oko 1 %, čime bi se smanjilo njezino zagrijavanje za oko 1 W/m2. (Procjenjuje se bi smanjenje zagrijavanja Zemlje za 1-2 %, uslijed povećane naoblake, poništilo sav utjecaj čovjeka na atmosferu - još od industrijske revolucije.)
Suočen s gorućim problemom globalnog zatopljenja profesor Stephen Salter, pionir u iskorištanju obnovljivih izvora energije, predložio je fantastično rješenje: po svim svjetskih oceanima razasuti stotine brodove s visokim dimnjacima iz kojih bi sukljale tisuće tona sumporova dioksida u više slojeve atmosfere, čime bi se potaklo stvaranje oblaka. No činiti takvu grozotu neće (ipak) biti potrebno naučimo li kako da potaknemo prirodu da sama stvara više oblaka povisujući koncentraciju površinski aktivnih tvari u atmosferskom aerosolu. Znanstveni rad doktorice Sanje Frka Milosavljević iz Instituta Ruđer Bošković važan je korak prema tom cilju.
Nenad Raos, rođen u Zagrebu 1951. godine, je kemičar, umirovljeni znanstveni savjetnik u trajnome zvanju. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti: napisao je na stotine znanstveno-popularnih članaka, sedam je godina bio glavni urednik Prirode, a sada je urednik rubrike „Kemija u nastavi“ u časopisu Kemija u industriji. Autor je sedam izložbi u Tehničkom muzeju Nikola Tesla u Zagrebu te 13 znanstveno-popularnih knjiga. Posljednja knjiga, s temom postanka života na Zemlji napisana je na engleskom jeziku (The Cookbook of Life – New Theories on the Origin of Life).
