Nieuw soort ‘zeer reactieve’ chemische stof gevonden in de atmosfeer van de aarde

Er wordt een geheel nieuw soort ‘zeer reactieve’ chemische stof gevonden in de atmosfeer van de aarde – en het kan ademhalings- en hartaandoeningen veroorzaken en bijdragen aan het broeikaseffect, beweren wetenschappers

 

Bedankt Rutte en trawanten!

• Onderzoekers toonden aan dat ’trioxiden’ worden gevormd onder atmosferische omstandigheden
• Trioxiden hebben drie zuurstofatomen en zijn nog reactiever dan peroxiden
• Onderzoekers beweren dat ze hoogstwaarschijnlijk een groot aantal effecten hebben die we nog moeten ontdekken

Wetenschappers hebben een nieuw type extreem reactieve stof in de atmosfeer van de aarde ontdekt die een bedreiging kan vormen voor de menselijke gezondheid en het mondiale klimaat.

Onderzoekers van de Universiteit van Kopenhagen hebben aangetoond dat trioxiden – chemische verbindingen met drie zuurstofatomen aan elkaar – worden gevormd onder atmosferische omstandigheden.   

Trioxiden zijn zelfs nog reactiever dan peroxiden – die twee zuurstofatomen aan elkaar hebben, waardoor ze zeer reactief en vaak ontvlambaar en explosief zijn.

Het is bekend dat peroxiden in de lucht om ons heen voorkomen, en er werd voorspeld dat trioxiden waarschijnlijk ook in de atmosfeer aanwezig waren, maar tot nu toe is dit nooit ondubbelzinnig bewezen.

‘Dit is wat we nu hebben bereikt’, zegt professor Henrik Grum Kjærgaard van de afdeling Scheikunde van de Universiteit van Kopenhagen.

‘Het type verbindingen dat we ontdekten, is uniek in hun structuur. En omdat ze extreem oxiderend zijn, brengen ze hoogstwaarschijnlijk tal van effecten met zich mee die we nog moeten ontdekken.’

Wetenschappers hebben een nieuw type extreem reactieve stof in de atmosfeer van de aarde ontdekt die een bedreiging kan vormen voor de menselijke gezondheid en het mondiale klimaat

De specifieke trioxiden die ze hebben gedetecteerd – hydrotrioxiden (ROOOH) genoemd – zijn een volledig nieuwe klasse van chemische verbindingen.

Hydrotrioxiden worden gevormd in een reactie tussen twee soorten radicalen (moleculen die ten minste één ongepaard elektron bevatten). 

In laboratoriumexperimenten – met behulp van een free-jet-stroombuis bij kamertemperatuur en een druk van 1 bar lucht, gecombineerd met zeer gevoelige massaspectrometers – toonden de onderzoekers aan dat hydrotrioxiden worden gevormd tijdens de atmosferische afbraak van verschillende bekende en veel uitgestoten stoffen, waaronder isopreen en dimethylsulfide. 

Isopreen is een van de meest voorkomende organische verbindingen in de atmosfeer. Het wordt geproduceerd door veel planten en dieren en de polymeren zijn het hoofdbestanddeel van natuurlijk rubber.

Uit het onderzoek blijkt dat ongeveer één procent van alle vrijgekomen isopreen in hydrotrioxiden verandert. 

De onderzoekers verwachten echter dat bijna alle chemische verbindingen hydrotrioxiden in de atmosfeer zullen vormen en schatten dat hun levensduur varieert van minuten tot uren.

Dit maakt ze stabiel genoeg om te reageren met veel andere atmosferische verbindingen.

De onderzoekers schatten dat de concentraties hydrotrioxiden in de atmosfeer ongeveer 10 miljoen per kubieke centimeter bedragen. 

Ter vergelijking: OH-radicalen (een van de belangrijkste oxidanten in de atmosfeer) worden aangetroffen in concentraties van ongeveer een miljoen per kubieke centimeter.

‘We kunnen nu door directe waarneming aantonen dat deze verbindingen zich daadwerkelijk in de atmosfeer vormen, dat ze verrassend stabiel zijn en dat ze worden gevormd uit bijna alle chemische verbindingen’, zegt Jing Chen, een promovendus bij de afdeling Scheikunde en tweede auteur van de studie.

‘Alle speculaties moeten nu een halt worden toegeroepen.’

Het onderzoeksteam beweert dat de hydrotrioxiden waarschijnlijk kunnen doordringen in kleine deeltjes in de lucht, ook wel aerosolen genoemd, die een gevaar voor de gezondheid vormen en kunnen leiden tot aandoeningen van de luchtwegen en hart- en vaatziekten. 

‘Ze zullen hoogstwaarschijnlijk in aërosolen terechtkomen, waar ze nieuwe verbindingen zullen vormen met nieuwe effecten’, zegt prof. Kjærgaard.

‘Het is goed voor te stellen dat er in de spuitbussen nieuwe stoffen ontstaan ​​die schadelijk zijn bij inademing. Maar om deze mogelijke gezondheidseffecten aan te pakken is nader onderzoek nodig.’

Er is ook een grote kans dat hydrotrioxiden invloed hebben op het aantal aerosolen dat wordt geproduceerd, aldus de onderzoekers, wat op zijn beurt weer een impact heeft op het klimaat.

‘Omdat zonlicht zowel wordt gereflecteerd als geabsorbeerd door aerosolen, heeft dit invloed op de warmtebalans van de aarde – dat wil zeggen, de verhouding van zonlicht dat de aarde absorbeert en terugstuurt naar de ruimte’, legt co-auteur en PhD uit. studente Eva R. Kjærgaard.

‘Als aerosolen stoffen opnemen, groeien ze en dragen ze bij aan wolkenvorming, wat ook het klimaat op aarde beïnvloedt.’

De onderzoekers hopen dat de ontdekking van hydrotrioxiden wetenschappers zal helpen meer te weten te komen over het effect van de chemicaliën die we uitstoten.

‘De meeste menselijke activiteit leidt tot emissie van chemische stoffen in de atmosfeer’, zegt co-auteur en postdoc Kristan H. Møller.

‘Kennis van de reacties die de atmosferische chemie bepalen, is dus belangrijk om te kunnen voorspellen hoe onze acties de atmosfeer in de toekomst zullen beïnvloeden.’

Prof Kjærgaard voegde toe: ‘Deze verbindingen zijn er altijd al geweest – we wisten er gewoon niets van. 

‘Maar het feit dat we nu bewijs hebben dat de verbindingen worden gevormd en een bepaalde tijd leven, betekent dat het mogelijk is om hun effect gerichter te bestuderen en te reageren als ze gevaarlijk blijken te zijn.’

Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Science.