Ny type ekstremt reaktivt stof opdaget i atmosfæren

For første gang er en helt ny klasse af superreaktive kemiske forbindelser blevet opdaget under atmosfæriske forhold. Forskere fra Københavns Universitet har i tæt samarbejde med internationale kolleger dokumenteret dannelsen af ​​såkaldte trioxider – en ekstremt oxiderende kemisk forbindelse, der sandsynligvis påvirker både menneskers sundhed og vores globale klima.

Hydrogenperoxid er en almindeligt kendt kemisk forbindelse. Alle peroxider har to iltatomer knyttet til hinanden, hvilket gør dem meget reaktive og ofte brandfarlige og eksplosive. De bruges til alt fra blegning af tænder og hår til rengøring af sår og endda som raketbrændstof. Men peroxider findes også i atmosfæren.

I de senere år har der været spekulationer om, hvorvidt trioxider – kemiske forbindelser med tre oxygenatomer bundet til hinanden, og derved endnu mere reaktive end peroxiderne – også findes i atmosfæren. Men indtil nu er det aldrig blevet entydigt bevist.

"Det er det, vi nu har opnået," siger professor Henrik Grum Kjærgaard, ved Københavns Universitets Kemiske Institut. Kjærgaard er seniorforfatter til undersøgelsen, som netop er offentliggjort i Science . "Den type forbindelser, vi opdagede, er unikke i deres struktur. Og fordi de er ekstremt oxiderende, medfører de højst sandsynligt et væld af virkninger, som vi endnu ikke har afsløret."

Hydrotrioxider (ROOOH), som de er kendt, er en helt ny klasse af kemiske forbindelser. Forskere ved Københavns Universitet (KU) har sammen med kolleger ved Leibniz Institute for Tropospheric Research (TROPOS) og California Institute of Technology (Caltech) påvist, at disse forbindelser dannes under atmosfæriske forhold.

Forskerne har også vist, at hydrotrioxider dannes under den atmosfæriske nedbrydning af adskillige kendte og vidt udsendte stoffer, herunder isopren og dimethylsulfid.

"Det er ret markant, at vi nu gennem direkte observation kan vise, at disse forbindelser faktisk dannes i atmosfæren, at de er overraskende stabile, og at de er dannet af næsten alle kemiske forbindelser. Al spekulation skal nu sættes i stå," siger Jing Chen, en ph.d. studerende på Kemisk Institut og anden forfatter til undersøgelsen.

Hydrotrioxider dannes i en reaktion mellem to typer radikaler. Forskerne forventer, at næsten alle kemiske forbindelser vil danne hydrotrioxider i atmosfæren og vurderer, at deres levetid varierer fra minutter til timer. Dette gør dem stabile nok til at reagere med mange andre atmosfæriske forbindelser.

Formodentlig absorberet i aerosoler

Forskerholdet mener også, at trioxiderne er i stand til at trænge ind i små luftbårne partikler, kendt som aerosoler, som udgør en sundhedsfare og kan føre til luftvejs- og hjerte-kar-sygdomme.

"De vil højst sandsynligt komme ind i aerosoler, hvor de vil danne nye forbindelser med nye effekter. Det er let at forestille sig, at der dannes nye stoffer i aerosoler, som er skadelige, hvis de indåndes. Men der er behov for yderligere undersøgelser for at imødegå disse potentielle sundhedseffekter." siger Henrik Grum Kjærgaard.

Mens aerosoler også har indflydelse på klimaet, er de en af ​​de ting, der er sværest at beskrive i klimamodeller. Og ifølge forskerne er der stor sandsynlighed for, at hydrotrioxider påvirker, hvor mange aerosoler, der produceres.

"Da sollys både reflekteres og absorberes af aerosoler, påvirker dette Jordens varmebalance – det vil sige forholdet mellem sollys, som Jorden absorberer og sender tilbage til rummet. Når aerosoler absorberer stoffer, vokser de og bidrager til skydannelse, hvilket påvirker Jordens klima også,« siger medforfatter og ph.d. elev, Eva R. Kjærgaard.

Forbindelsens virkning skal undersøges nærmere

Forskerne håber, at opdagelsen af ​​hydrotrioxider vil hjælpe os med at lære mere om virkningerne af de kemikalier, vi udsender.

"Det meste af menneskelig aktivitet fører til udledning af kemiske stoffer til atmosfæren. Så viden om de reaktioner, der bestemmer atmosfærisk kemi er vigtig, hvis vi skal kunne forudsige, hvordan vores handlinger vil påvirke atmosfæren i fremtiden," siger medforfatter. og postdoc, Kristan H. Møller.

Hverken han eller Henrik Grum Kjærgaard er dog bekymrede over den nye opdagelse:"Disse forbindelser har altid eksisteret - vi vidste bare ikke om dem. Men det faktum, at vi nu har beviser for, at forbindelserne er dannet og lever i en vis tid betyder, at det er muligt at studere deres effekt mere målrettet og reagere, hvis de viser sig at være farlige," siger Henrik Grum Kjærgaard.

"Opdagelsen tyder på, at der kan være masser af andre ting i luften, som vi endnu ikke kender til. Faktisk er luften, der omgiver os, et enormt virvar af komplekse kemiske reaktioner. Som forskere er vi nødt til at holde et åbent sind, hvis vi vil gerne blive bedre til at finde løsninger,” slutter Jing Chen. + Udforsk yderligere

Lysforstærkning fremskynder kemiske reaktioner i aerosoler