Helt ny type “svært reaktive” kjemikalier finnes i jordens atmosfære


Forskere har oppdaget en ny type ekstremt reaktive stoffer i jordens atmosfære som kan utgjøre en trussel mot menneskers helse, så vel som det globale klimaet.

Forskere fra Københavns Universitet har vist at trioksider – kjemiske forbindelser med tre oksygenatomer festet til hverandre – dannes under atmosfæriske forhold.

Trioksider er enda mer reaktive enn peroksider – som har to oksygenatomer festet til hverandre, noe som gjør dem svært reaktive og ofte brennbare og eksplosive.

Peroksider er kjent for å eksistere i luften rundt oss, og det ble spådd at trioksider sannsynligvis også var i atmosfæren, men til nå har det aldri vært entydig bevist.

«Dette er det vi nå har fått til,» sier professor Henrik Grum Kjærgaard, ved Københavns Universitets kjemiavdeling.

«Den type forbindelser vi oppdaget er unike i sin struktur. Og fordi de er ekstremt oksiderende, gir de mest sannsynlig en rekke effekter som vi ennå ikke har avdekket.’

Forskere har oppdaget en ny type ekstremt reaktive stoffer i jordens atmosfære som kan utgjøre en trussel mot menneskers helse, så vel som det globale klimaet

Forskere har oppdaget en ny type ekstremt reaktive stoffer i jordens atmosfære som kan utgjøre en trussel mot menneskers helse, så vel som det globale klimaet

Når kjemiske forbindelser oksideres i atmosfæren, reagerer de ofte med OH-radikaler, og danner typisk et nytt radikal.  Når dette radikalet reagerer med oksygen, danner det et tredje radikal kalt peroksid (ROO), som igjen kan reagere med OH-radikalet, og derved danne hydrotrioksider (ROOOH).  Reaksjon: ROO + OH → ROOOH

Når kjemiske forbindelser oksideres i atmosfæren, reagerer de ofte med OH-radikaler, og danner typisk et nytt radikal. Når dette radikalet reagerer med oksygen, danner det et tredje radikal kalt peroksid (ROO), som igjen kan reagere med OH-radikalet, og derved danne hydrotrioksider (ROOOH). Reaksjon: ROO + OH → ROOOH

Hvordan hydrotrioksider dannes

Når kjemiske forbindelser oksideres i atmosfæren, reagerer de ofte med OH-radikaler, og danner typisk et nytt radikal.

Når dette radikalet reagerer med oksygen, danner det et tredje radikal kalt peroksid (ROO), som igjen kan reagere med OH-radikalet, og derved danne hydrotrioksider (ROOOH).

Reaksjon: ROO + OH → ROOOH

De spesifikke trioksidene de har oppdaget – kalt hydrotrioksider (ROOOH) – er en helt ny klasse av kjemiske forbindelser.

Hydrotrioksider dannes i en reaksjon mellom to typer radikaler (molekyler som inneholder minst ett uparet elektron).

I laboratorieeksperimenter – ved bruk av et fristrålestrømningsrør ved romtemperatur og et trykk på 1 bar luft, kombinert med svært følsomme massespektrometre – påviste forskerne at hydrotrioksider dannes under atmosfærisk dekomponering av flere kjente og mye emitterte stoffer, inkludert isopren og dimetylsulfid.

Isopren er en av de mest emitterte organiske forbindelsene til atmosfæren. Den produseres av mange planter og dyr, og polymerene er hovedkomponenten i naturgummi.

Studien viser at omtrent én prosent av all isopren som frigjøres blir til hydrotrioksider.

Forskerne forventer imidlertid at nesten alle kjemiske forbindelser vil danne hydrotrioksider i atmosfæren, og anslår at levetiden deres varierer fra minutter til timer.

Dette gjør dem stabile nok til å reagere med mange andre atmosfæriske forbindelser.

Forskerne anslår at konsentrasjonen av hydrotrioksider i atmosfæren er omtrent 10 millioner per cm.

Til sammenligning finnes OH-radikaler (en av de viktigste oksidantene i atmosfæren) i omtrent en million radikaler per cm.

“Vi kan nå vise, gjennom direkte observasjon, at disse forbindelsene faktisk dannes i atmosfæren, at de er overraskende stabile og at de er dannet av nesten alle kjemiske forbindelser,” sa Jing Chen, doktorgradsstudent ved Institutt for kjemi og andre. forfatter av studien.

‘Alle spekulasjoner må nå legges til ro.’

Laboratorieoppsett av free-jet flow-eksperimentet, som ga det første direkte beviset på at dannelsen av hydrotrioksider (ROOOH) også finner sted under atmosfæriske forhold.

Laboratorieoppsett av free-jet flow-eksperimentet, som ga det første direkte beviset på at dannelsen av hydrotrioksider (ROOOH) også finner sted under atmosfæriske forhold.

Forskerteamet hevder at hydrotrioksidene sannsynligvis vil kunne trenge inn i små luftbårne partikler, kjent som aerosoler, som utgjør en helsefare og kan føre til luftveis- og hjerte- og karsykdommer.

“De vil mest sannsynlig gå inn i aerosoler, hvor de vil danne nye forbindelser med nye effekter,” sa professor Kjærgaard.

«Det er lett å forestille seg at det dannes nye stoffer i aerosolene som er skadelige ved innånding. Men ytterligere undersøkelser er nødvendig for å adressere disse potensielle helseeffektene.’

Det er også stor sannsynlighet for at hydrotrioksider påvirker hvor mange aerosoler som produseres, ifølge forskerne, noe som igjen har innvirkning på klimaet.

“Ettersom sollys både reflekteres og absorberes av aerosoler, påvirker dette jordens varmebalanse – det vil si forholdet mellom sollys som jorden absorberer og sender tilbake til verdensrommet,” forklarte medforfatter og PhD. elev Eva R. Kjærgaard.

“Når aerosoler absorberer stoffer, vokser de og bidrar til skydannelse, som også påvirker jordens klima.”

Forskerne håper at oppdagelsen av hydrotrioksider vil hjelpe forskerne å lære mer om effekten av kjemikaliene vi slipper ut.

– Det meste av menneskelig aktivitet fører til utslipp av kjemiske stoffer til atmosfæren, sier medforfatter og postdoktor, Kristan H. Møller.

“Så, kunnskap om reaksjonene som bestemmer atmosfærisk kjemi er viktig hvis vi skal kunne forutsi hvordan våre handlinger vil påvirke atmosfæren i fremtiden.”

Prof Kjærgaard la til: «Disse forbindelsene har alltid eksistert – vi visste bare ikke om dem.

“Men det faktum at vi nå har bevis på at forbindelsene dannes og lever i en viss tid betyr at det er mulig å studere effekten deres mer målrettet og reagere hvis de viser seg å være farlige.”

Studien ble publisert i tidsskriftet Science.

Månen kan ha suget vann fra jordens atmosfære i milliarder av år

Månen kan ha suget vann fra jordens atmosfære i milliarder av år, og lagret det som is dypt inne i kratere, har en ny studie funnet.

Forskning fra University of Alaska Fairbanks tyder på at ioner som utgjør vann, trekkes inn av månen når den passerer gjennom deler av jordens magnetosfære.

Dette legger til andre mistenkte metoder, inkludert bombardement fra asteroider for 3,5 milliarder år siden, og solvind som leverer oksygen og hydrogenioner.

Teamet anslår at det er opptil 840 kubikkmil med overflatepermafrost eller flytende vann under overflaten på månen som rømte fra jordens atmosfære – nok til å fylle Nord-Amerikas Lake Huron – den åttende største innsjøen på planeten.

Verket, av hovedforfatter, professor Gunther Kletetschka, legger til en voksende mengde forskning om vann ved månens nord- og sørpoler, hovedmål for en base.