W jaki sposób naturalny klej wpływa na chemię atmosfery :: Artykuły / Polski Serwis Naukowy

Polecamy również:

Globalne emisje wpływają na wiosenny wzrost koncentracji ozonu nad zachodnią częścią Ameryki Północnej

Modelowanie komputerowe zapowiada uwalnianie węgla do atmosfery

Dziura ozonowa zmniejsza absorpcję CO2 z atmosfery przez Ocean Południowy

Uruchamianie reakcji chemicznych za pomocą "molekularnej linki wyzwalającej"

10 najważniejszych odkryć naukowych roku 2009 według "Science"

Naukowcy unijni walczą z chorobami, które nie znają granic

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.

Źródło: CORDIS

Więcej informacji:

Science:
http://www.sciencemag.org/

Kalifornijski Instytut Technologii
http://www.caltech.edu/

Źródło danych: Science; Kalifornijski Instytut Technologii
Referencje dokumentu: Paulot, F. et al. (2009) Unexpected epoxide formation in the gas-phase photooxidation of isoprene. Science, 325, 730-733. DOI: 10.1126/science.1172910.

komentuj publikację

Czy wiesz że...?

wersja BETA

Klej kazeinowy klej naturalny pochodzenia zwierzęcego charakteryzujący się dobrą odpornością na wilgoć oraz wysoką wytrzymałością. Klej kazeinowy stosuje się do klejenia "na zimno" (do 40 C), czyli w warunkach pokojowych. pełny tekst

Aerosol Characterization Experiments (ACE). Międzynarodowy program badań chemicznych właściwości atmosfery (International Global Atmospheric Chemistry Program IGAC) zorganizował szereg eksperymentów, które miały na celu zbadanie chemicznych, fizycznych i radiacyjnych właściwości aerozoli. Celem tych eksperymentów było zebranie danych niezbędnych do poprawy globalnych modeli klimatycznych. pełny tekst

Aerozole atmosferyczne (pyły zawieszone, drobiny) to ciekłe krople lub stałe cząstki pochodzenia naturalnego jak w przypadku aerozolu soli morskiej lub pyłów mineralnych, albo cząstki produkowane przez człowieka jak to jest w przypadku aerozolu kropli lub cząstek stałych siarczanów. Często prekursorami aerozoli atmosferycznych są tlenki siarki i azotu, które są przekształcane w procesach chemicznych i fotochemicznych w aerozole atmosferyczne. Aerozole atmosferyczne można sklasyfikować ze względu na pochodzenie, fazę (ciekła i stała), własności fizyczne i chemiczne na cztery duże grupy pełny tekst

Pod pojęciem klimat rozumie się średni stan atmosfery i oceanu w skalach od kilku lat do milionów lat. Zmiany klimatu wynikają z czynników zewnętrznych takich jak ilość dochodzącego promieniowania słonecznego lub czynników wewnętrznych takich jak działalność człowieka (zmiany antropogeniczne) lub wpływ czynników naturalnych. W ostatnich latach termin ogólna zmiana klimatu, używany jest w kontekście globalnego ocieplenia i wzrostu temperatury na powierzchni Ziemi, ale rozważane są scenariusze powodujące oziębienie powierzchni Ziemi (np. wywołane odbiciem energii słonecznej od zwiększonej pokrywy chmur lub aerozoli atmosferycznych). pełny tekst

Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń. Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".