Kombination af fyrretræsduft og ozon som superkilde til partikelemissioner

Forskere har formået at finde ud af, hvorfor nåletræskove producerer så mange fine partikler i atmosfæren. Aerosolpartikler er særligt rigelige, når α-pinen, molekylet, der er ansvarligt for det karakteristiske mønster af fyrretræer, reagerer med atmosfærisk ozon.

Atmosfæriske aerosolpartikler påvirker jordens klima ved at danne skyer, men samtidig forurener de også luften, og dermed øge dødeligheden.

Aerosolpartikler i atmosfæren har deres oprindelse i mange kilder. Den betydelige mængde aerosolpartikler i atmosfæren er forårsaget af oxidation af kulbrintemolekyler produceret af træer og andre planter. En af de vigtigste carbonhydrider, der danner partikler, er α-pinen, det er, molekylet, der forårsager den karakteristiske lugt af fyrretræer.

"Aerosoler produceres særligt effektivt, når α-pinen reagerer med ozon, som igen lugter som elektricitet, '" forklarer Theo Kurtén, universitetslektor i Institut for Kemi ved Helsinki Universitet.

De kemiske detaljer i denne partikeldannelse er blevet undersøgt i årtier, men først for nylig forskergrupper ved Tampere Universitet, universitetet i Helsinki, og University of Washington (i Seattle, USA) har etableret planerne for omdannelse af α-pinen til produkter, der fører til aerosol. Det lykkedes dem at løse problemet ved at bruge en kombination af modellering baseret på kvantemekanik og målrettede massespektrometriske eksperimenter.

"Nøglespørgsmålet, ikke taget højde for i tidligere undersøgelser, er den store overskydende energi, der frigives i den indledende reaktion af ozon med α-pinen-molekylet. Vores forskning afslører, hvordan denne energi kan bryde visse kemiske bindinger inde i α-pinen-molekylet, som ellers ville bremse dannelsen af ​​aerosoldannende produkter til det irrelevante punkt. I modsætning, reaktionsmekanismen opdaget af os tillader disse produkter at dannes inden for mindre end et sekund, " siger Siddharth Iyer, postdoktor i Aerosol Physics Laboratory ved Tampere University.

"Dette er et ekstremt vigtigt fund for aerosolforskere, da vi endelig er i stand til at bygge bro mellem teori og observation vedrørende dannelsen af ​​aerosoler fra kulbrinter udsendt af træer, " tilføjer Matti Rissanen, adjunkt i eksperimentel aerosolvidenskab ved Tampere Universitet.

Undersøgelsen hjælper med at afmystificere noget af kompleksiteten af ​​atmosfæriske reaktioner i aerosolsammenhæng. Det giver også en metodisk ramme for at studere andre lignende reaktioner, hvor overskydende energi kan føre til hidtil uudforskede reaktionskanaler.

Forskningen er publiceret i Naturkommunikation .