Fakülte Danışmanı:
Stacey Hughes, New Hampshire Üniversitesi
Lisansüstü Mentor:
Katherine Paredero, Georgia Teknoloji Enstitüsü
Kaylena Pham, Güney Kaliforniya Üniversitesi
Sulak alanlar, besin maddesi tükenmiş anoksik çökeltilerde metan üreten bir süreç olan metanojenez yoluyla veya ayrışmanın bir sonucu olarak atmosfere metan emisyonunun baskın bir doğal kaynağını temsil eder. Kıyı sulak alanlarında, özellikle de Alligator Nehri gibi acı rejimlerde, şiddetli fırtınalar ve yükselen deniz seviyeleri, iç kesimlere tuzlu su girişini yoğunlaştırıyor. Bu, geniş bitki örtüsü ölümüne ve hayalet ormanların oluşumuna, geniş ölü bitki örtüsü alanlarına yol açar. Tuzlanmanın neden olduğu yaygın orman kaybı, bitki ölümü nedeniyle artan ayrışma oranları nedeniyle bitki örtüsü stresi olan bölgelerde metan emisyonlarının arttığını gösteriyor. Önceki araştırmalar, sulak alanlardaki metan emisyonlarını tahmin ederken henüz hayalet ormanları dikkate almamıştı; bu da bizi benzer bitki örtüsü kompozisyonlarına sahip iki sulak alandaki emisyon konsantrasyonlarını keşfetmeye yöneltti: Büyük Kasvetli Bataklık ve Timsah Nehri.
Bu çalışmada, NASA Öğrenci Havadan Araştırma Programı (SARP) 2025 uçuş kampanyası sırasında Dinamik Havacılık B-200 uçağında toplanan yerinde ölçümlerden yararlandık. Metan ve karbon monoksit ölçümleri bir PICARRO Gaz Konsantrasyonu Analizörü kullanılarak belirlendi. Bu veriler daha sonra Terra uydusunun Orta Çözünürlüklü Görüntüleme Spektroradiometresi (MODIS) cihazından alınan Normalleştirilmiş Fark Bitki Örtüsü İndeksi (NDVI) görüntüleri ile ilişkilendirildi. Bu iki veri seti ile bitki örtüsü stresinin metan emisyonlarını nasıl etkilediğini inceledik. Büyük Kasvetli Bataklığa kıyasla Timsah Nehri’nde daha fazla bitki örtüsü stresi gözlemledik. Ayrıca Timsah Nehri, bitki örtüsü stresinin daha fazla olduğu alanlarda meydana gelen daha geniş metan konsantrasyonu değişkenliğine sahiptir. Buna karşılık, Büyük Kasvetli Bataklık üzerindeki metan ölçümleri daha dar dağılımlara ve daha az bitki örtüsü stresine sahiptir. Farklı bitki örtüsü durumlarındaki sulak alanların bu karşılaştırması, ekosistem stresi ile sulak alan ortamlarındaki yüksek metan emisyonları arasında potansiyel bir bağlantı olduğunu göstermektedir. İlginç bir şekilde, bu farklılıklara rağmen Büyük Kasvetli Bataklık, Timsah Nehri’ne (1,96 ppm) kıyasla biraz daha yüksek ortalama metan konsantrasyonuna (2,11 ppm) sahipti. Sonuçlarımız, sulak alan rejimlerine göre ne tür bitki örtüsü koşullarının metan artışına yol açtığına dair anlayışımızı geliştirmenin önemini vurgulamaktadır.
Carson Turner, Kuzey Dakota Üniversitesi
Metan, atmosferdeki en güçlü sera gazlarından biridir ve karbon monoksitten yaklaşık 28 kat daha büyük bir ısınma potansiyeline sahiptir. Küresel Metan Bütçesi incelendiğinde, sulak alanlar, küresel metan emisyonlarının %20-40’ını oluşturan en büyük doğal metan kaynağıdır. Sulak alan metan emisyonlarının, hem modellerle karşılaştırılacak yerinde ölçümlerin bulunmaması hem de toprak nemi ve hava sıcaklığı gibi farklı koşulların metan emisyonlarını nasıl etkilediğinin anlaşılmaması nedeniyle en yüksek belirsizliği sunduğu gösterilmiştir. Bu çalışma, 2025 yazında Öğrenci Havadan Araştırma Programı (SARP) kapsamında gerçekleştirilen uçuşlarda toplanan verileri kullanarak bölgedeki emisyonları incelemek için özellikle güneydoğu Virginia ve kuzeydoğu Kuzey Carolina sınırında bulunan Büyük Kasvetli Bataklık’ı (GDS) ele alıyor. Yüksek frekanslı metan ve karbon monoksit ölçümlerini toplamak için bir PICARRO Gaz Konsantrasyonu Analizörü kullanıldı. İki araştırma uçuşu, 23 ve 24 Haziran tarihlerinde GDS çevresinde benzer uçuş yollarını izledi. Daha sonra metan akışı her uçuş için kütle dengesi yaklaşımı kullanılarak hesaplandı. Metan akısı değerleri 23. ve 24. sıra için sırasıyla 0,037 kg/s ve 0,603 kg/s olarak ölçüldü. Kuzey İsveç ve Finlandiya’daki sulak alanlar üzerinde yapılan benzer bir çalışma, ortalama metan akışı değerinin 5,56 kg/s olduğunu buldu. Uçuş gününde daha yüksek sıcaklıklara bağlı olarak metan akısı değerinde azalma gözlemlendi; bu durum, metan emisyonları ile sıcaklık arasındaki ilişki üzerine yapılan önceki araştırmalara aykırıdır. Gelecekteki çalışmalar, modellerdeki sulak alanlardan gelen metan emisyonlarına ilişkin anlayışımızı geliştirmek ve metan emisyonları ile toprak nemi arasındaki ilişkiyi daha fazla araştırmak için bu akı ölçümlerinin kullanılmasını içermektedir.
Alek Libby, Florida Eyalet Üniversitesi
Kentsel ozon kirliliği birçok ABD şehrinde hava kalitesi açısından önemli bir sorun olmaya devam etmektedir. Yer seviyesindeki ozon doğrudan yayılmaz, ancak güneş ışığının varlığında, özellikle de gelen güneş ışınımının arttığı yaz aylarında, uçucu organik bileşikler (VOC’ler) ve nitrojen oksitleri (NOₓ) içeren fotokimyasal reaksiyonlar yoluyla oluşur. EPA’nın troposferik ozon için belirlediği Ulusal Ortam Hava Kalitesi Standardı, 8 saatlik ortalama olarak ölçülen 70 ppb’dir. Söz konusu standardın aşımları ülke çapında azalmış olsa da, emisyon kompozisyonunun metropol alanlar arasında nasıl değiştiğini anlamak hâlâ kritik öneme sahip. Bu çalışma, Orta Atlantik’teki üç kentsel ortamın (Baltimore, Richmond ve Norfolk) VOC yapısını ve ozon oluşumu dinamiklerini araştırıyor. 2024 NASA Öğrenci Havadan Araştırma Programı (SARP) Kampanyası sırasında Aviation Dynamics B200 uçağında yerinde Tam Hava Örnekleri (WAS) toplandı. Her numunenin VOC bileşimini ölçmek için gaz kromatografisi kullanıldı. CAFE ve CANOE cihazlarından elde edilen ek hava verileri, sırasıyla formaldehit (HCHO) ve nitrojen dioksit (NO₂) ölçümlerini sağladı. Bu çalışma, bölgesel ozon üretim potansiyelini değerlendirmek için sınır katmanının altında ve kentsel çevre yolları içerisinde toplanan ölçümlere baktı. Sonuçlar, Baltimore’un, özellikle n-bütan, i-pentan ve n-pentan gibi önemli antropojenik VOC’lerin önemli ölçüde daha düşük düzeylerde sergilendiğini gösterdi. VOC/NOₓ oranları Richmond ve Norfolk’u NOₓ sınırlı rejimlere yerleştirirken, Baltimore geçiş bölgesi içinde yer aldı – HCHO/NO₂ oranlarının Baltimore’da ortalama 2,44, Norfolk ve Richmond’da ise 5,14 ve 5,09 olmasıyla desteklendi. Baltimore, Norfolk ve Richmond’a göre çok daha fazla ozon aşımı günü yaşamaya devam ediyor; bu da muhtemelen bölgedeki yüksek NO₂ seviyeleriyle bağlantılı. VOC’leri azaltmak yardımcı olabilirken, bu bulgular NOₓ azaltımlarının Baltimore bölgesinde ozonun azaltılmasında muhtemelen daha etkili olduğunu göstermektedir. Gelecekteki çalışmalar, ozon üretimi için uygun olan sıcak, durgun günlerde toplanan 2025 SARP veri setini kullanarak bu analizi tekrarlayabilir.
Hannah Suh, Kaliforniya Üniversitesi, Santa Cruz
Uçucu organik bileşikler (VOC’ler), güneş ışığında nitrojen oksitlerle (NOx) reaksiyona girerek troposferik ozon (O3) ürettiğinden troposferik fotokimyada önemli bir rol oynar. Hem VOC’lerin hem de troposferik O3’ün hava kalitesi ve insan sağlığı üzerinde olumsuz etkileri olabilir. Baltimore gibi kentsel alanlardaki VOC kaynaklarının anlaşılması, gelecekteki hava kalitesi politikalarının şekillendirilmesi açısından önemlidir. Bu çalışmada, NASA Öğrenci Havadan Araştırma Programı (SARP) sırasında Aviation Dynamics B200 uçağında toplanan yerinde VOC ölçümleri, Baltimore bölgesindeki potansiyel emisyon kaynaklarını karakterize etmek için analiz edildi. 24 Haziran’da o lokasyonun üzerinden geçen iki uçuşa ait VOC veri setleri araştırıldı. Bu uçuş verileri, başta Tam Hava Örnekleyici (WAS) olmak üzere Aviation Dynamics B200 üzerindeki uçak aletleri kullanılarak toplandı. WAS kutuları daha sonra havadaki farklı VOC karışım oranlarını tanımlayan gaz kromatografisi kullanılarak laboratuvarda işlendi. Potansiyel emisyon kaynağı katkılarını ayırmak için girilen bir veri matrisini azaltan Pozitif Matris Faktorizasyonu (PMF) ile birlikte VOC oranları, Baltimore bölgesindeki en önemli VOC kaynaklarını dikkate almak için birbirleriyle karşılaştırıldı. Bu bölge için PMF aracılığıyla toplam altı kaynağa bakıldı. İlk üç kaynağın petrol ve doğal gaz, biyojenik ve araç emisyonlarıyla uyumlu olduğu görülüyor. Kimyasal imza oranları, hem endüstriyel hem de kentsel emisyonlardan kaynaklanan karışık bulutların varlığını ve etilen ile birçok önemli korelasyonun bulunduğunu göstermektedir. Bu sonuçlar, Baltimore bölgesindeki VOC imza oranlarına birincil katkıda bulunanların petrol ve doğal gaz endüstrileri, biyojenik kaynaklar ve araçlar gibi kentsel kaynaklar olduğuna işaret ediyor. Bu araştırma için bir sonraki mantıklı adım, zamansal eğilimleri değerlendirmek için birden fazla yıldaki VOC imza oranlarını karşılaştırmak olacaktır.
Aashi Parikh, Boston Üniversitesi
Hopewell, VA, emisyonları komşu topluluklarda hava kirliliği ve sağlık eşitsizlikleri konusunda endişelere yol açan bir dizi büyük kimya tesisine ev sahipliği yapıyor. Hopewell’deki tarihsel kirlilik hakkında bilgi mevcut olsa da, çok az sayıda çalışma uçucu organik bileşiklerin (VOC’ler) kapsamlı bir analizini sunmaktadır. Bu çalışma Hopewell’in endüstriyel koridorunda VOC’lerin dağılımını araştırıyor ve
Haziran 2024’te NASA Öğrenci Havadan Araştırma Programı sırasında Aviation Dynamics B200’de yerinde tam hava örnekleri (WAS) toplandı. Bu çalışmada Hopewell’de toplanan örnekler uçuşun geri kalanıyla karşılaştırıldı. Değerler kimyasal ailelere göre ayrıldı ve iyileştirmeler belirlendi. Analiz, Hopewell’in solunum hastalıkları, nörolojik bozukluklar, üreme sorunları ve kanserle bağlantılı VOC’ler olan 60 ppt benzen, 119 ppt toluen ve 47 ppt stiren içeren önemli düzeyde aromatiklere sahip olduğunu gösterdi. Hopewell üzerinde gözlemlenen aromatikler, geri kalan uçuş yolundan yaklaşık 5 kat daha yüksekti. EPA’ya göre bu kanserojen bileşiklerin kronik maruziyet için güvenli bir eşiği yoktur. Bu nedenle bu bileşiklere uzun süre maruz kalmak sağlık riskleri oluşturabilir. Bu bulgular, yüksek kanser oranları gibi bölgedeki mevcut sağlık sonuçları eşitsizliklerini güçlendiriyor ve yakınlardaki toplulukların bu duruma maruz kalmasıyla ilgili endişeleri artırıyor. Hopewell’de yeterince hizmet alamayan topluluklar bu tür sağlık risklerinden orantısız bir şekilde etkileniyor. Gelecekteki araştırmalar, 2025’te Hopewell’deki VOC konsantrasyonlarını değerlendirecek ve bunları bu çalışmada belirlenen 2024 temel çizgisiyle karşılaştırarak emisyon azaltımlarının gerçekleşip gerçekleşmediğine ve düzenleyici veya topluluk odaklı müdahalelerin etki gösterip göstermediğine dair fikir verecek.
Source link
