Une équipe de recherche dirigée par le professeur Shen Yan’an de l’Université des sciences et technologies de Chine (USTC) a réalisé des progrès significatifs dans l’étude des sources et des mécanismes de formation de la brume. Grâce à des expériences de combustion du charbon et à des analyses isotopiques de soufre de haute précision, les chercheurs ont conclu que les particules provenant de la combustion du charbon sont l’une des principales sources de brume dans le nord de la Chine. Les conclusions ont été publié en ligne dans Actes de l’Académie nationale des sciences le 10 décembre.
En raison de l’impact des activités humaines et des conditions naturelles, la pollution de l’air a atteint un niveau grave, les conditions météorologiques de brume affectant gravement le développement économique et la santé humaine, ce qui rend théoriquement et pratiquement important l’étude des sources et des mécanismes de formation de la brume.
Les chercheurs ont systématiquement collecté des échantillons de charbon provenant de mines de charbon représentatives du nord de la Chine à travers différentes époques géologiques et ont mené des expériences de combustion à 1 000°C. Ensuite, ils ont collecté des échantillons de particules d’aérosol d’un diamètre inférieur à 2,5 micromètres et effectué une analyse isotopique du soufre de haute précision sur les composants sulfate.
Les résultats ont montré des différences significatives dans la composition isotopique du soufre entre le charbon et ses produits de combustion. En combinaison avec des calculs théoriques, les chercheurs ont découvert que la combustion présentait le phénomène de fractionnement isotopique du soufre indépendant de la masse (S-MIF) qui, selon des études antérieures, apparaît principalement dans les échantillons de roche avant 2,2 milliards d’années. Ainsi, la combustion du charbon représente un nouveau mécanisme de S-MIF, qui revêt une grande importance théorique.
Une analyse plus approfondie a indiqué une similitude frappante dans la composition isotopique entre les particules générées par la combustion du charbon et les particules de sulfate trouvées dans la brume au-dessus de la Chine du Nord. Bien qu’il y ait eu différentes compréhensions concernant les anomalies des isotopes du soufre dans les particules brumeuses de sulfate dans le nord de la Chine, les résultats des expériences de combustion du charbon ont prouvé que les particules provenant de la combustion du charbon contribuent de manière significative à la brume dans la région.
Les chercheurs ont également découvert que des anomalies similaires dans la composition des isotopes du soufre apparaissent également sur les croûtes de sulfate noir à la surface des reliques culturelles, des sculptures et des bâtiments anciens européens. Depuis les années 1960, les scientifiques européens ont prouvé que la formation de croûtes de sulfate noir implique des processus physiques et chimiques complexes, dans lesquels la pollution atmosphérique et les éruptions volcaniques peuvent jouer un rôle important.
Grâce à une analyse systématique des isotopes du soufre, les chercheurs ont proposé que les produits de la combustion du charbon constituent une source importante de croûtes de sulfate sur les monuments historiques tels que les statues et les bâtiments européens, une conclusion tout à fait cohérente avec l’histoire de la pollution atmosphérique causée par l’utilisation intensive du soufre. charbon au cours du développement de l’industrie et de l’agriculture en Europe à l’époque.
Les résultats de la recherche fournissent de nouvelles idées de recherche et des preuves sur les sources et les mécanismes de formation de la brume, offrent une nouvelle base scientifique pour la formulation de politiques visant à prévenir la pollution atmosphérique par les particules et démontrent pleinement le rôle crucial des isotopes du soufre dans le déchiffrement des environnements terrestres actuels et primitifs. .
Plus d’informations :
Yanan Shen et al, Anomalies isotopiques du soufre dans la combustion du charbon : applications aux environnements terrestres actuels et primitifs, Actes de l’Académie nationale des sciences (2024). DOI : 10.1073/pnas.2408199121