Increasing atmospheric helium due to fossil fuel exploitation
Increasing atmospheric helium due to fossil fuel exploitation
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由于化石燃料的开采，大气中的氦气不断增加
DOI：
10.1038/s41561-022-00932-3
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发表时间：
2022
影响因子：
18.3
通讯作者：
Keeling, Ralph F.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Birner, Benjamin;Severinghaus, Jeffrey;Paplawsky, Bill;Keeling, Ralph F.
化石燃料含有少量的氦，这些氦与二氧化碳一起被释放到大气中。然而，大气中氦的明显积聚以前从未被探测到。使用高精度质谱技术来确定大气中氦-4与氮的比例，我们发现氦-4浓度在过去五十年中显着增加。直接测量大气中氦-4的上升是可能的，因为氮的变化可以忽略不计。使用1974年至2020年期间获得的46个空气样本，我们发现氦-4浓度以每年390亿± 30亿摩尔（2σ）的平均速率增加。鉴于之前的观测表明，大气中氦-3和氦-4之间的比例保持不变，我们的结果也意味着氦-3的浓度正在增加。大气中氦-3的推断上升大大超过了天然气、核武器和核能发电的人为排放估计，表明以前的同位素测量可能存在问题，或者对已知来源的评估不正确。
Fossil fuels contain small amounts of helium, which are co-released into the atmosphere together with carbon dioxide. However, a clear build-up of helium in the atmosphere has not previously been detected. Using a high-precision mass spectrometry technique to determine the atmospheric ratio of helium-4 to nitrogen, we show that helium-4 concentrations have increased significantly over the past five decades. Obtaining a direct measure of the rise in atmospheric helium-4 is possible because changes in nitrogen are negligible. Using 46 air samples acquired between 1974 and 2020, we find that the helium-4 concentration increased at an average rate of 39 ± 3 billion mol per year (2σ). Given that previous observations have shown that the ratio between helium-3 and helium-4 in the atmosphere has remained constant, our results also imply that the concentration of helium-3 is increasing. The inferred rise in atmospheric helium-3 greatly exceeds estimates of anthropogenic emissions from natural gas, nuclear weapons and nuclear power generation, suggesting potential problems with previous isotope measurements or an incorrect assessment of known sources.
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通讯作者：
L. Evans
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DOI：
--
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L. T. Aldrich;A. Nier
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