In der Erdatmosphäre wurde eine völlig neue Art von “hochreaktiver” Chemikalie gefunden

Wissenschaftler haben eine neue Art von hochreaktivem Material in der Erdatmosphäre entdeckt, das eine Bedrohung für die menschliche Gesundheit und das globale Klima darstellen könnte.

Forscher der Universität Kopenhagen haben gezeigt, dass sich unter atmosphärischen Bedingungen Trioxide – chemische Verbindungen mit drei aneinander gebundenen Sauerstoffatomen – bilden.

Trioxide sind reaktiver als Peroxide – die zwei miteinander verbundene Sauerstoffatome enthalten, was sie hochreaktiv, brennbar und oft explosiv macht.

Es ist bekannt, dass Peroxide in der Luft um uns herum vorhanden sind, und Trioxide wurden auch in der Atmosphäre erwartet, aber bisher wurde dies nicht endgültig bewiesen.

„Das haben wir jetzt erreicht“, sagt Professor Henrik Grom Kjærgaard vom Fachbereich Chemie der Universität Kopenhagen.

Die Art der von uns entdeckten Verbindungen ist in ihrer Struktur einzigartig. Und weil es stark oxidativ ist, bringt es wahrscheinlich eine Reihe von Wirkungen mit sich, die wir noch nicht enthüllt haben.

Wissenschaftler haben eine neue Art von hochreaktivem Material in der Erdatmosphäre entdeckt, das eine Bedrohung für die menschliche Gesundheit und das globale Klima darstellen könnte.

Wenn chemische Verbindungen in der Atmosphäre oxidiert werden, reagieren sie oft mit OH-Radikalen und bilden ein neues Radikal.  Wenn dieses Radikal mit Sauerstoff reagiert, bildet es ein drittes Radikal namens Peroxid (ROO), das wiederum mit OH-Radikalen reagieren kann und so Hydroxide (ROOOH) bildet.  Reaktion: ROO + OH → ROOOH

Wenn chemische Verbindungen in der Atmosphäre oxidiert werden, reagieren sie oft mit OH-Radikalen und bilden ein neues Radikal. Wenn dieses Radikal mit Sauerstoff reagiert, bildet es ein drittes Radikal namens Peroxid (ROO), das wiederum mit OH-Radikalen reagieren kann und so Hydroxide (ROOOH) bildet. Reaktion: ROO + OH → ROOOH

Wie entstehen Hydroxide?

Wenn chemische Verbindungen in der Atmosphäre oxidiert werden, reagieren sie oft mit OH-Radikalen und bilden ein neues Radikal.

Wenn dieses Radikal mit Sauerstoff reagiert, bildet es ein drittes Radikal namens Peroxid (ROO), das wiederum mit OH-Radikalen reagieren kann und so Hydroxide (ROOOH) bildet.

Reaktion: ROO + OH → ROOOH

Die von ihnen entdeckten spezifischen Dreifachoxide – Hydrotrioxide (ROOOH) genannt – sind eine völlig neue Klasse chemischer Verbindungen.

Hydrotrioxide entstehen in einer Reaktion zwischen zwei Arten von Radikalen (Moleküle, die mindestens ein Nicht-Doppelelektron enthalten).

In Laborexperimenten – mit einem Freiflussrohr bei Raumtemperatur und 1 bar Luftdruck sowie einem hochempfindlichen Massenspektrometer – haben Forscher gezeigt, dass sich bei der atmosphärischen Zersetzung vieler weithin bekannter und freigesetzter Substanzen, einschließlich Isopren und Dimethylsulfid, Hydroxide bilden. .

Isopren ist eine der am häufigsten in die Atmosphäre emittierten organischen Verbindungen. Es wird von vielen Pflanzen und Tieren produziert und Polymere sind der Hauptbestandteil von Naturkautschuk.

Die Studie zeigte, dass etwa ein Prozent des freigesetzten Isoprens in Hydroxide umgewandelt wird.

Die Forscher erwarten jedoch, dass fast alle chemischen Verbindungen in der Atmosphäre Wasserstoffoxide bilden, und schätzen ihre Lebensdauer auf Minuten bis Stunden.

Dadurch ist es stabil genug, um mit vielen anderen Luftfahrzeugen zu interagieren.

Forscher schätzen, dass die Konzentration von Hydroxiden in der Atmosphäre etwa 10 Millionen pro Kubikzentimeter beträgt.

Zum Vergleich: OH-Radikale (eines der wichtigsten Oxidationsmittel in der Atmosphäre) werden in Konzentrationen von etwa einer Million pro Kubikzentimeter gefunden.

“Wir können jetzt durch direkte Beobachtung zeigen, dass sich diese Verbindungen tatsächlich in der Atmosphäre bilden und dass sie überraschend stabil sind und aus fast allen chemischen Verbindungen gebildet werden”, sagte Jing Chen, Doktorandin am Fachbereich Chemie und II. Studienautor.

“Alle Spekulationen müssen jetzt beendet werden.”

Der Laboraufbau eines Free-Flow-Experiments, das den ersten direkten Beweis lieferte, dass die Bildung von Hydroxiden (ROOOH) auch unter atmosphärischen Bedingungen stattfindet.

Der Laboraufbau eines Free-Flow-Experiments, das den ersten direkten Beweis lieferte, dass die Bildung von Hydroxiden (ROOOH) auch unter atmosphärischen Bedingungen stattfindet.

Das Forschungsteam behauptet, dass wässrige Oxide wahrscheinlich in der Lage sind, feine Schwebstoffe, sogenannte Aerosole, zu durchdringen, die eine Gesundheitsgefahr darstellen und zu Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen führen können.

“Sie werden wahrscheinlich in das Aerosol gelangen, wo sie neue Verbindungen mit neuen Wirkungen bilden werden”, sagte Professor Kjærgaard.

Man kann sich leicht vorstellen, dass in Aerosolen neue Stoffe entstehen, die beim Einatmen gesundheitsschädlich sind. Es sind jedoch weitere Untersuchungen erforderlich, um diese potenziellen gesundheitlichen Auswirkungen anzugehen.

Laut den Forschern besteht auch eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass wässrige Oxide die Anzahl der produzierten Aerosole beeinflussen, was wiederum das Klima beeinflusst.

„Da Sonnenlicht von Aerosolen reflektiert und absorbiert wird, beeinflusst dies den Wärmehaushalt der Erde – also den Anteil des Sonnenlichts, den die Erde absorbiert und ins All zurücksendet“, erklärt der Co-Autor und Doktorand. Studentin Eva R. Kjærgaard.

“Wenn Aerosole Materialien absorbieren, wachsen sie und tragen zur Wolkenbildung bei, was sich auch auf das Erdklima auswirkt.”

Die Forscher hoffen, dass die Entdeckung von Wasseroxiden den Wissenschaftlern helfen wird, mehr über die Wirkung der von uns abgegebenen Chemikalien zu erfahren.

“Die meisten menschlichen Aktivitäten führen zur Freisetzung von Chemikalien in die Atmosphäre”, sagte Co-Autor und Postdoc Christian H. Muller.

Daher ist es wichtig, die Wechselwirkungen zu kennen, die die Atmosphärenchemie bestimmen, wenn wir in der Lage sein wollen, vorherzusagen, wie sich unser Handeln in Zukunft auf die Atmosphäre auswirken wird.

Professor Kiergaard fügte hinzu: „Diese Verbindungen gab es schon immer – wir wussten nichts über sie.

„Aber dadurch, dass wir jetzt Beweise dafür haben, dass sich die Verbindungen bilden und eine gewisse Zeit leben, ist es möglich, ihre Wirkung gezielter zu untersuchen und zu reagieren, wenn sie sich als gefährlich herausstellen.“

Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht.

Der Mond zieht möglicherweise seit Milliarden von Jahren Wasser aus der Erdatmosphäre

Eine neue Studie hat herausgefunden, dass der Mond möglicherweise Milliarden von Jahren lang Wasser aus der Erdatmosphäre gezogen und es als Eis tief in Kratern gespeichert hat.

Untersuchungen der University of Alaska Fairbanks zeigen, dass die Ionen, aus denen das Wasser besteht, vom Mond angezogen werden, wenn er einen Teil der Magnetosphäre der Erde passiert.

Dies kommt zu anderen verdächtigen Methoden hinzu, darunter Bombardierungen von Asteroiden vor 3,5 Milliarden Jahren und Sonnenwinde, die Sauerstoff- und Wasserstoffionen transportieren.

Das Team schätzt, dass es bis zu 840 Kubikmeilen Permafrost oder flüssiges Grundwasser auf der Mondoberfläche gibt, das aus der Erdatmosphäre ausgetreten ist – genug, um den nordamerikanischen Huronsee – den achtgrößten See der Erde – zu füllen.

Die Arbeit des Hauptautors Professor Günter Klitschka ergänzt eine wachsende Zahl von Forschungsarbeiten über Wasser am Nord- und Südpol des Mondes, die wichtige Ziele für die Basis sind.

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