Mekanisme dechifreret:Hvordan organiske syrer dannes i atmosfæren

Atmosfærens surhedsgrad bestemmes i stigende grad af kuldioxid og organiske syrer som myresyre. Den anden af ​​disse bidrager til dannelsen af ​​aerosolpartikler som en forløber for regndråber og påvirker derfor væksten af ​​skyer og regnvandets pH. I tidligere atmosfæriske kemiske modeller for syredannelse, myresyre havde en tendens til at spille en lille rolle. De kemiske processer bag dets dannelse var ikke godt forstået. Det er nu lykkedes et internationalt team af forskere under Forschungszentrum Jülich at udfylde dette hul og dechifrere den dominerende mekanisme i dannelsen af ​​myresyre. Dette gør det muligt at forfine atmosfære- og klimamodeller yderligere. Resultaterne af undersøgelsen er nu offentliggjort i det peer-reviewede tidsskrift Natur .

I Tyskland, folk er bekendt med sur regn, især fra erfaringerne fra 1980'erne. Årsagen til det var, at nitrogenoxider og svovloxider frigivet til atmosfæren af ​​mennesker reagerede med vanddråberne i skyerne og dannede svovlsyre og salpetersyre. Sur regn har en pH på omkring 4,2-4,8, lavere end for rent regnvand (5,5-5,7), som skyldes atmosfærens naturlige kuldioxidindhold.

Imidlertid, den kemiske proces, der udgør hovedparten af ​​myresyren i atmosfæren, var hidtil ukendt. Dr. Bruno Franco og Dr. Domenico Taraborrelli fra Jülichs Institut for Energi- og Klimaforskning—Troposfæren har nu dechifreret det:Formaldehyd dannes naturligt ved fotooxidation af flygtige organiske forbindelser. Formaldehyd reagerer i skydråber med vandmolekyler og danner metandiol. Størstedelen af ​​dette udgasses og reagerer med OH-radikaler, nogle gange kaldet "atmosfærens vaskemiddel, " i en fotokemisk proces for at danne myresyre. En mindre del reagerer med vanddråbernes flydende fase for også at danne myresyre, der spredes med regn.

"Ifølge vores beregninger, oxidationen af ​​metandiol i gasfasen producerer op til fire gange så meget myresyre som hvad der produceres i andre kendte kemiske processer i atmosfæren, " siger Domenico Taraborrelli. Denne mængde reducerer pH i skyer og regnvand med op til 0,3, som fremhæver organisk kulstofs bidrag til den naturlige surhed i atmosfæren.

Som et første skridt, de to videnskabsmænd testede deres teori ved hjælp af MESSy, en global atmosfærisk kemimodel, og sammenlignede resultaterne med fjernmålingsdata. For at udføre modelleringen, de brugte Jülich supercomputeren JURECA. Efterfølgende eksperimenter i Jülichs SAPHIR atmosfæresimuleringskammer bekræftede resultaterne. "Vi antager, at den påviste mekanisme også er aktiv i vandige aerosoler og gælder for andre organiske syrer såsom oxalsyre, som hidtil ikke er tilstrækkeligt taget højde for i atmosfæriske kemiske modeller, " siger Taraborrelli. En af virkningerne af dette kunne være en forbedret forståelse af væksten af ​​aerosolpartikler og udviklingen af ​​skyer.