W jaki sposób naturalny klej wpływa na chemię atmosfery
Organiczne związki węgla uwalniane przez drzewa wpływają na jakość powietrza - pokazują wyniki nowych badań naukowych. Naukowcy z Danii, Nowej Zelandii i USA odkryli, że utlenianie węglowodoru zwanego izoprenem skutkuje wytworzeniem produktów fazy gazowej i aerozolowej, które wpływają z kolei na globalne ocieplenie. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Science. Izopren (które powstaje naturalnie w roślinach i zwierzętach, i jest prekursorem ozonu) emitowany jest przez wiele drzew liściastych, głównie przez dęby. Globalne emisje izoprenu przez rośliny szacuje się na ponad 500 teragramów rocznie. W towarzyszącym artykule dr Tadeusz Kleindienst, chemik atmosfery z amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska (EPA), wyjaśnia, że izopren "posiada zapewne najważniejszy skład chemiczny pośród wszystkich pojedynczych niemetanowych węglowodorów". Czas reakcji izoprenu z rodnikami hydroksylowymi (OH), które naukowcy uważają za "detergenty atmosfery", jest bardzo krótki. "Mieszanie się emisji miejskich z emisjami roślinnymi powoduje wzajemne ich oddziaływanie, prowadzące do zmiany właściwości chemicznych atmosfery" - wyjaśnia kierownik projektu, Paul Wennberg, profesor chemii atmosfery i nauk o środowisku z Kalifornijskiego Instytutu Technologii (Caltech), USA. "Emisje izoprenu do atmosfery znacznie przewyższają antropogeniczne emisje wszystkich gazów (benzynowe, przemysłowe substancje chemiczne) z ważnymi wyjątkami, którymi są metan i dwutlenek węgla." Naukowcy przeprowadzili szereg testów laboratoryjnych pokazujących, że kiedy stężenie tlenku azotu (NO) jest niskie (podobne do poziomu występującego na obszarach w znacznej mierze niezamieszkanych), w wyniku utleniania izoprenu przez OH powstają znaczne ilości hydroksywodoronadtlenku. OH dalej utleniają izopren, aby wytworzyć związki chemiczne zwane dihydroksyepoksydy (znane również jako epoksydy), które są przekształcane na aerozole, występujące w niewielkich ilościach w powietrzu. Autor naczelny, Fabien Paulot, absolwent Caltech, wraz z kolegami wytworzył epoksydy, umieszczając izopren i nadtlenek wodoru w worku teflonowym wypełnionym 800 litrami niezanieczyszczonego powietrza. Umieszczenie izoprenu i nadtlenku wodoru (który działał jako źródło OH) przed oświetleniem mieszanki promieniami ultrafioletowymi (UV) wywołało reakcje chemiczne. Zdaniem naukowców, powstałe epoksydy są niezwykle rozpuszczalne i łatwo zamieniają się kropelki wilgoci w powietrzu, skutecznie tworząc wysoko organiczne aerozole. "Te epoksydy to naturalny klej" - zauważa profesor Wennberg. "Kiedy epoksydy zderzą się z cząstkami kwasowymi, tworzą klej. Epoksydy wytrącają się z atmosfery i przywierają do cząstek, powiększając je, co powoduje obniżenie widoczności w atmosferze." Naukowcy podkreślili, że przekształcanie epoksydów w aerozole jest prawdopodobnie bardziej intensywne w zanieczyszczonych środowiskach, ponieważ kwasowość aerozoli jest na ogół wyższa, tam gdzie człowiek prowadzi swoją działalność. Zatem jaki jest wpływ tych cząstek na człowieka? Profesor John Seinfeld z Caltechu powiedział, że "wykazano, iż cząstki w atmosferze wpływają na zdrowie człowieka, gdyż są wystarczająco małe, aby przeniknąć głęboko do płuc. Aerozole oddziałują również na klimat Ziemi poprzez rozpraszanie i absorpcję promieniowania słonecznego oraz dlatego, że służą za jądro, wokół którego tworzą się chmury. Zatem istotne jest, aby wiedzieć skąd się te cząstki biorą." Ostatnie odkrycia mogą pomóc naukowcom w opracowaniu lepszych modeli globalnych reakcji chemicznych gaz-aerozole, co pozwoli lepiej zrozumieć sposób, w jaki izopren działa w niektórych z najodleglejszych części świata. "Być może najważniejszym aspektem prac Paulota i kolegów jest ich praktyczny wymiar" - stwierdza dr Kleindienst. "Modele jakości powietrza dotyczące tworzenia się wtórnych aerozoli organicznych, które są wykorzystywane przez instytucje nadzorujące takie jak amerykańska EPA, dają zasadniczo ograniczone możliwości prognozowania, ponieważ opierają się na doświadczeniach, które podają sparametryzowane ilości aerozoli pochodzące z reakcji związków prekursorowych" - napisał. "Włączenie mechanizmów chemicznych otrzymanych doświadczalnie przez Paulota i zespół do deterministycznych modeli reakcji chemicznych gaz-aerozole powinno przyczynić się do poprawy ich zdolności przewidywania." W badaniach wziął udział również Uniwersytet Kopenhaski, Dania, i Uniwersytet Otago, Nowa Zelandia.
Kraje
Dania, Nowa Zelandia, Stany Zjednoczone