Hvordan dannes dis? Sod som en overraskende kilde til dis-opbyggende hydroxylradikaler

Uklarhed dannes, når en cocktail af forskellige gasformige forurenende stoffer oxideres og danner partikler, der spreder sollys. Denne proces er hovedsageligt medieret af hydroxylradikaler (OH), og forskere har nu opdaget en ny vej til deres dannelse. Denne nyopdagede radikalopbygningsmekanisme kunne også tilbyde nye perspektiver for luftrensning og energiindustrien, som undersøgelsen offentliggjort i Angewandte Chemie viser sig.

Haze består af fine partikler, der indeholder sod. Det dannes, når gasformige forurenende stoffer, som stammer fra industrielle emissioner, biludstødninger og andre kilder, omdannes til kondenserbart materiale. "Denne kondensering accelereres bemærkelsesværdigt under påvirkning af OH-radikaler," siger Joseph S. Francisco fra University of Pennsylvania i Philadelphia, USA, som er medforfatter til undersøgelsen.

De almindeligt kendte kilder til OH-radikaler, såsom nitrogenoxid og ozon, er kun delvist ansvarlige for de store uklarhedsbegivenheder, der bliver ved med at forekomme i dis-ramte områder, såsom megabyerne i Øst- og Sydasien.

I et samarbejde har holdene fra Hong He ved det kinesiske videnskabsakademi, Xiao Cheng Zeng ved University of Nebraska-Lincoln, USA, og Francisco nu set nærmere på sodpartiklernes kemiske aktivitet. Sod stammer fra dieselmotorers udstødningsgas eller spredes ved slash-and-burn-metoder eller skovbrande. Hidtil er sodpartikler, der består af uforbrændt kulstof, dog mere blevet betragtet som en dræn af hydroxylradikaler snarere end en kilde.

På trods af dette viste Francisco og holdets nye eksperimenter, at sodpartikler kan producere OH-radikaler, hvis luft og vanddamp blæses hen over partiklerne, mens de bliver bestrålet med lys.

Det var dog forventet, at hydroxyl-arter dannet i denne proces ikke ville forlade overfladen af ​​soden og hurtigt ville reagere igen. Energiberegninger viste imidlertid, at hydroxylen udviste "roaming-lignende træk", som forfatterne sagde det:de migrerede over overfladen og forlod den i sidste ende.

Resultaterne af deres undersøgelse førte holdet til den konklusion, at sodpartikler spiller en aktiv rolle i smogdannelse. Men forskerne stopper ikke der:da det ser ud til, at lysstråling er tilstrækkelig til at nedbryde vandmolekyler til radikaler, kan dette materiale potentielt bruges til at udvikle metalfrie carbokatalysatorer. Sådanne sodbaserede katalysatorer kunne enten hjælpe med at rense luften fra forurenende stoffer som nitrogenoxid og flygtige organiske forbindelser (VOC'er), eller de kunne bruges til at generere kemisk energi fra lysenergi. Dette kan bane vejen for en miljøvenlig form for kunstig fotosyntese. + Udforsk yderligere

Hvad er i en flamme? Det overraskende mysterium om, hvordan sod dannes