Eine neue Studie hat ergeben, dass Millionen Tonnen einer Klasse von hochreaktiven Chemikalien namens Hydrotrioxide mehrere Stunden in der Atmosphäre verbleiben können – was potenziell Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und das globale Klima haben kann.
Chemikalien reagieren sehr schnell mit anderen Verbindungen, und ihr Vorhandensein bedeutet, dass Chemiker überdenken müssen, wie Prozesse in der Atmosphäre ablaufen.
Es wurde lange angenommen, dass Hydrotrioxide – chemische Verbindungen, die ein Wasserstoff- und drei Sauerstoffatome enthalten – zu instabil seien, um unter atmosphärischen Bedingungen lange zu halten.
Aber die neue Forschung zeigt stattdessen, dass Hydroxide ein reguläres Produkt vieler gängiger chemischer Reaktionen sind und stabil genug bleiben können, um mit anderen Verbindungen in der Atmosphäre zu reagieren.
“Wir haben gezeigt, dass einer von ihnen mindestens 20 Minuten alt war”, sagte Henrik Grum Kjærgaard, Chemiker an der Universität Kopenhagen, gegenüber WordsSideKick.com. „Das ist also lange genug, damit sie Dinge in der Atmosphäre tun können.“
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Kjærgaard ist einer der Autoren einer neuen Studie über die Bildung von Hydrotrioxid in der Atmosphäre, die am 26. Mai online veröffentlicht wurde Wissenschaftsmagazin (Öffnet in einem neuen Tab).
Die Entdeckung bedeutet nicht, dass etwas Neues in der Atmosphäre passiert; Stattdessen scheinen sich dort schon immer Oxidhydrate gebildet zu haben. Aber die neue Studie ist das erste Mal, dass das Vorhandensein dieser superreaktiven Chemikalien in der Atmosphäre nachgewiesen wurde.
„Wir können jetzt durch direkte Beobachtung zeigen, dass sich diese Verbindungen tatsächlich in der Atmosphäre bilden und dass sie überraschend stabil sind und sich aus fast allen chemischen Verbindungen bilden“, Jing Chen, Doktorand an der Universität Kopenhagen, Zweitautor des Studiums u Er sagte in einer Erklärung (Öffnet in einem neuen Tab). Alle Spekulationen müssen jetzt beendet werden.“
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starke Oxidationsmittel
Hydrotrioxide sind eine Art von Wasserstoffpolyoxid. Wasser ist das einfachste und häufigste Wasserstoffpolyoxid, das zwei Wasserstoffatome und ein Sauerstoffatom oder H2O enthält.
Ein weiteres Wasserstoffpolyoxid ist Wasserstoffperoxid, das zwei Sauerstoffatome – H2O2 – enthält und üblicherweise als Bleich- oder Desinfektionsmittel verwendet wird. Das überschüssige Sauerstoffatom macht auch viele Peroxide leicht entzündlich und wird manchmal als Bestandteil von Raketentreibstoff verwendet.
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Hydrotrioxide sind eine andere Phase, die drei aneinander gebundene Sauerstoffatome enthält, wodurch sie reaktiver als Peroxide sind. Es wird chemisch als ROOOH geschrieben, wobei R eine beliebige assoziierte Gruppe ist, wie z. B. die Kohlenstoffgruppe.
Aber während bekannt ist, dass sich Peroxide aus chemischen Reaktionen in der Atmosphäre bilden können, war bisher nicht bekannt, dass sich dort auch Hydroxide bilden können, wenn auch nur für einen relativ kurzen Zeitraum, bevor sie sich in weniger reaktive Chemikalien zersetzen.
In der neuen Studie schätzten die Forscher, dass sich jedes Jahr etwa 11 Millionen Tonnen (10 Millionen Tonnen) Hydroxide in der Atmosphäre als Produkt einer der häufigsten Reaktionen bilden: der Oxidation von Isopren, einer Substanz, die von vielen Pflanzen produziert wird Tiere, das ist der Hauptbestandteil von Naturkautschuk.
Die Forscher schätzen, dass etwa 1 % des in die Atmosphäre freigesetzten Isoprens Wasserstoffoxide bildet und dass es aus diesen Reaktionen in sehr geringen Konzentrationen entsteht – etwa 10 Millionen Hydrotrioxidmoleküle pro Kubikzentimeter der Atmosphäre, was nur eine sehr schwache Spur ist .
„Wir sind so froh, dass wir das zeigen konnten [hydrotrioxides] dort leben und dass sie lange genug leben, um – wahrscheinlich – in der Atmosphäre wichtig zu sein“, sagte Torsten Berndt, Hauptautor der Studie, Atmosphärenchemiker am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) in Leipzig, Deutschland, in einer E-Mail gegenüber Live Science .
Atmosphärische Erlebnisse
Berndt leitete Forschungslaborexperimente am TROPOS, um herauszufinden, ob Hydroxide tatsächlich durch chemische Reaktionen in der Atmosphäre entstehen, während das Team der Universität Kopenhagen theoretische Aspekte der Entstehung von Hydroxiden untersuchte.
Berndt und Kollegen verwendeten hochempfindliche Massenspektrometrie, um superreaktive Hydrate nachzuweisen – eine Technik, die das Molekulargewicht von Chemikalien bestimmen kann, um zu sagen, aus welchen Atomen sie bestehen.
Es sind Reaktionen aufgetreten, bei denen die Hydroxide aufgenommen wurden TROPOS Free-Flow-System (Öffnet in einem neuen Tab)wodurch ein ungehinderter Luftstrom mit festen Begrenzungen entsteht.
Die Studie verwendete auch Ergebnisse von Experimenten in der atmosphärischen Kammer am California Institute of Technology in Pasadena.
Nun, da ihre Forschung bestätigt hat, dass die Hydroxide aus üblichen chemischen Reaktionen in der Atmosphäre gebildet werden, werden die Wissenschaftler dann untersuchen, wie sich die Verbindungen innerhalb von Minuten oder Stunden nach der Aktivität auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt auswirken, bevor die Verbindungen abgebaut werden, sagte Berndt.
„Vom Wissen aus der organischen Chemie können wir das erwarten [hydrotrioxides] Es wird als Oxidationsmittel in der Atmosphäre wirken”, sagte er. Es ist auch möglich, dass das wässrige Oxidationsmittel eine Wirkung hat, wenn unsere Lungen Luft atmen, die es in sehr geringen Konzentrationen enthält, “aber das ist im Moment alles sehr spekulativ. ”
Hydrotrioxide können auch durch Aerosole – sehr feine Feststoffpartikel oder Flüssigkeitströpfchen, die in der Atmosphäre schweben, wie Asche von Vulkanausbrüchen oder Ruß von Großbränden – eindringen und dort chemische Reaktionen auslösen, sagte Berndt. Aber, sagte er, “experimentelle Untersuchungen dazu sind sehr schwierig.” “Es ist sehr viel zu tun.”
Ursprünglich gepostet in Live-Wissenschaft.