At kaste lys over den kemiske gåde med svovltrioxid i atmosfæren

Forskere ved Tampere University har opdaget, at svovltrioxid kan danne andre produkter end svovlsyre i atmosfæren ved at interagere med organiske og uorganiske syrer.

Disse hidtil ukarakteriserede sure svovlsyreanhydridprodukter er næsten helt sikkert vigtige bidragydere til atmosfærisk ny partikeldannelse og en måde at effektivt inkorporere carboxylsyrer i atmosfæriske nanopartikler. Bedre forudsigelse af aerosoldannelse kan hjælpe med at bremse luftforurening og reducere usikkerheden vedrørende klimaændringer.

Mens det længe har været antaget, at den eneste skæbne for gasformige SO₃ ved enhver rimelig luftfugtighed er hurtig omdannelse til svovlsyre, betydelige niveauer af SO₃ har for nylig vist sig at akkumulere under byforurenede forhold, hvilket indikerer huller i vores forståelse af dets dannelses- og tabsprocesser.

Forskerne i aerosolfysik ved Tampere Universitet og deres samarbejdspartnere har nu vist, at samspillet mellem SO₃ og nogle af de mest allestedsnærværende syremolekyler i atmosfæren fører hurtigt til sure svovlsyreanhydridmolekyler, som har alle kendetegn ved at være meget effektive til at danne nye partikler og dermed påvirke klimaets dynamik.

I deres arbejde brugte forskerne en kombination af laboratorieforsøg og kvantekemiske beregninger til at undersøge reaktionsprodukterne af SO₃ med både organiske og uorganiske syrer under relevante omgivelsesbetingelser for tryk og temperatur. Feltmålinger validerede yderligere relevansen af ​​disse reaktioner på tværs af forskellige kemiske miljøer, herunder byområder, marine og polære områder og vulkanske faner.

"De undersøgte syrer kan fungere som effektive dræn for gasformig SO₃ i atmosfæren, hvilket påvirker svovlsyrekoncentrationer og aerosolegenskaber. Disse resultater udfordrer betydeligt forståelsen af ​​atmosfærisk kemi ved at identificere nye veje til partikeldannelse og transportmekanismer for carboxylsyrer," siger en af ​​hovedforfatterne, Dr. Avinash Kumar fra Tampere University.

De nuværende resultater viser også en direkte gasfasevej til organo-svovlforbindelser, hvilket er relevant for svovlindholdet i atmosfæriske aerosoler, som man typisk mente kun stammede fra flerfasereaktioner.

"Vigtigheden af ​​disse reaktioner betyder, at pålideligheden af ​​nuværende atmosfæriske kemiske modeller vil blive væsentligt forbedret med deres inkorporering, især for at forstå aerosoldannelse i områder med højt svovlindhold," tilføjer Dr. Siddharth Iyer fra Tampere University.

Bedre forudsigelser af aerosoldannelse kan føre til forbedrede strategier til at håndtere luftforurening og afbøde dens indvirkning på det globale klima.

Forskningen blev udført i samarbejde med eksterne partnere på University of Birmingham, UK, University of Helsinki, Finland, Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Barcelona, ​​Spanien og The Cyprus Institute, Nicosia, Cypern.

Forskningsartiklen "Direkte målinger af kovalent bundne svovlsyreanhydrider fra gasfasereaktioner af SO₃ med syrer under omgivende betingelser" blev offentliggjort den 21. maj 2024 i Journal of the American Chemical Society .

Flere oplysninger: Avinash Kumar et al., Direkte målinger af kovalent bundne svovlsyreanhydrider fra gasfasereaktioner af SO3 med syrer under omgivende betingelser, Journal of the American Chemical Society (2024). DOI:10.1021/jacs.4c04531

Journaloplysninger: Tidsskrift for American Chemical Society

Leveret af Tampere University