在雷暴期间，树木和其他植物的叶子会产生微小的放电，从而显着改变周围的空气质量。 但研究人员不确定这是有益还是有害。
当闪电在上面闪烁时，地面上的植物可能会做出同样的反应。
科学家们早就意识到，当植物被困在高空雷暴产生的电场之下时，植物和树木会从叶尖发出可见的微小放电。 这些被称为电晕的放电有时会以微弱的蓝色火花的形式出现在带电物体周围。
现在，新的研究表明，这些植物性火花可能正在以前所未有的方式改变周围的空气质量。 但这些小型冲击对大气的影响是正面的还是负面的仍不清楚。
在这项于 8 月 9 日发表在《地球物理研究杂志：大气》(Journal of Geophysical Research: Atmospheres) 上的研究中，研究人员在实验室中重建了雷暴产生的电场，并分析了八种植物在一系列条件下发出的电晕。 结果表明，所有的日冕都产生了大量的自由基——含有与其他化合物高度反应的不成对电子的化学物质——可以显着改变周围的空气质量。
“虽然我们对这些排放的广泛程度知之甚少，但我们估计雷暴下树木上产生的日冕可能会对周围的空气产生重大影响，”主要研究作者、宾夕法尼亚州立大学大气科学家 Jena Jenkins（在新标签中打开） ，在一份声明中说。
植物日冕释放的两个自由基是羟基 (OH) 和过氧化氢 (HO2)，它们都带负电荷，已知会氧化或从许多不同的化合物中窃取电子，从而将它们转化为其他分子.研究人员对羟基自由基的浓度特别感兴趣，因为它们对空气质量的影响更大。
“羟基自由基有助于许多大气污染物在大气中的总氧化，”该研究的合著者、宾夕法尼亚州立大学的气象学家威廉·布鲁恩 (William Brune) 在声明中说。
例如，如果羟基自由基与温室气体（如甲烷）发生反应，那么它可以从大气中去除有害分子并帮助应对气候变化，Brune 说。但是，如果相同的自由基与氧气发生反应，它会产生臭氧，尽管臭氧在高层大气中发挥着重要作用，但对人类是有毒的。他补充说，这些自由基还可以产生危害空气质量的气溶胶颗粒。
这不是研究人员第一次展示雷暴与羟基自由基之间的联系。
2021 年，由 Brune 领导的一个研究小组发现，闪电是大气中羟基自由基的主要来源。在他们发表在《科学》杂志上的论文中，该团队推测雷暴可能直接导致大气中多达六分之一的羟基自由基。
9 月，由 Brune 领导的另一个团队发布了一项后续研究，该研究发表在《地球、大气和行星科学》杂志上，该研究表明由电线杆和输电塔等金属物体产生的日冕产生的电晕稍高一些。羟基自由基水平高于植物冠。然而，植物和人造日冕产生的自由基水平都明显低于直接由闪电产生的自由基水平。
“即使[植物]电晕产生的电荷比我们之前看到的火花和闪电弱，我们仍然看到这种羟基自由基的数量非常多，”詹金斯说。
她补充说，考虑到闪电多发地区存在大量树木，植物产生的日冕可能代表了一个主要研究不足的自由基来源，对空气质量具有高度不可预测的影响。
詹金斯说：“全球最有可能发生雷暴的地区大约有 2 万亿棵树，并且在任何特定时间都会发生 1,800 次雷暴。”
因此，研究人员希望继续更详细地研究这些日冕，以充分了解它们对局部空气质量和更广泛的全球范围的影响。
“羟基自由基是大气中最重要的清洁剂，”詹金斯说。 “因此，更好地了解这些东西的制造地点可以让我们更全面地了解大气中正在发生的事情。”
她补充说，其他研究表明，由于人为气候变化的影响，雷暴可能会变得更加频繁和强大，因此了解雷暴对空气质量的影响至关重要。
在实验过程中，该团队发现了另一个有助于加速这一研究领域的发现：多叶的放电释放出尖锐的紫外线辐射峰值。 这可以让团队间接研究电晕在现场发生的位置，并测量它们对附近空气质量的影响。