Onderzoekers van de Universiteit van Kopenhagen hebben een verrassend fenomeen ontdekt in een proces waarbij bepaalde gasmoleculen schadelijke deeltjes produceren. De impact van dit fenomeen zal in stedelijke gebieden waarschijnlijk toenemen naarmate de vervuiling afneemt. Deze kennis kan de politiek helpen om betere maatregelen te nemen om luchtvervuiling tegen te gaan en bijdragen aan het verbeteren van klimaatmodellen.

Ondanks de duidelijke voordelen voor de volksgezondheid van verminderde NO _x emissies in stedelijke gebieden, voornamelijk door de uitstoot van diesel, een vermindering van NO _x gassen betekent niet volledige verwijdering van luchtverontreiniging. Andere gevaren voor de gezondheid in de lucht zijn aanwezig, inclusief ultrafijne deeltjes. Onderzoek van de Universiteit van Kopenhagen, Denemarken, suggereert dat naarmate de NOx-niveaus dalen, mensen kunnen worden blootgesteld aan meer deeltjes dan onderzoekers eerder hadden gedacht.

"We hebben een fundamentele tekortkoming gevonden in de modellen die luchtvervuiling beoordelen en voorspellen. Onze ontdekking stelt ons in staat deze modellen te verbeteren en politici een sterkere basis te geven voor het nemen van groenere beslissingen, " zegt professor Henrik G. Kjærgaard van de afdeling Scheikunde, Universiteit van Kopenhagen.

Hij en collega Kristian Holten Møller, in samenwerking met onderzoekers van Caltech, hebben een speciaal mechanisme ontdekt in het proces waarmee bepaalde moleculen deeltjes in de atmosfeer creëren. Naarmate vluchtige organische stoffen (VOS) worden afgebroken, deze moleculen creëren radicalen in zowel rechts- als linkshandige vorm - een fenomeen in de chemie dat bekend staat als chiraliteit. De onderzoekers hebben aangetoond dat de ene vorm tot wel 1000 keer sneller deeltjes kan maken dan de andere.

"Eerder, niemand wist dat rechts- en linkshandigheid een verschil maakten in hoeveel deeltjes in de lucht werden gecreëerd. Dit is belangrijk omdat uiteindelijk de hoeveelheid deeltjes correleert direct met het aantal sterfgevallen door luchtvervuiling, " volgens de afdeling Chemie, postdoc Kristian Holten Møller.

Het mechanisme treedt op wanneer een VOS-molecuul in de atmosfeer wordt afgebroken door met zichzelf te reageren in plaats van met andere moleculen. Wanneer deze zelfreactie optreedt, moleculaire radicalen worden groter en groter naarmate ze meer en meer zuurstof opnemen, uiteindelijk uitgroeien tot ultrafijne deeltjes. Dit proces vindt plaats met zeer verschillende snelheden, afhankelijk van of de radicalen een rechts- of linkshandige vorm hebben. Vervolgens, sterk variërende hoeveelheden deeltjes worden gecreëerd.

Minder NOx-gassen resulteert in meer deeltjes

Terwijl VOS-moleculen in beboste gebieden vrijkomen als geur van bomen en planten, ze komen ook vrij als antropogene vervuiling. In stedelijke gebieden, VOC's zijn afkomstig uit veel verschillende bronnen, zoals auto's, oplosmiddelen, wasmiddelen, verf en cosmeticaproducten.

Het eerdere onderzoek van Henrik G. Kjærgaard heeft aangetoond dat met een bepaald niveau van NO _x in de lucht, het nieuw ontdekte fenomeen komt wel in het spel:

"Stedelijke NOx-gassen beperken deze oxidatie en voorkomen dat radicalen uitgroeien tot deeltjes. als we NO . verminderen _x uitstoot, deeltjes gevormd via oxidatie zullen waarschijnlijk prominenter worden in steden, ' zegt Kjærgaard.

Hij benadrukt dat het houden van dieselvoertuigen in steden geen enkele oplossing is, "Diesels stoten niet alleen NO . uit _x — ze stoten rechtstreeks deeltjes uit. We impliceren op geen enkele manier dat het een goed idee is om dieselvoertuigen in stedelijke gebieden te houden."

Volgens de onderzoekers is een mogelijke oplossing is om de VOS-emissies te reguleren en de VOS die verantwoordelijk zijn voor de meeste deeltjes te vervangen door andere die minder effect hebben. Ze onderstrepen dat het een complex gebied is om te reguleren en dat er meer kennis nodig is over hoe verschillende VOC's deeltjes creëren.

Pad naar nauwkeurigere klimaatmodellen

De onderzoekers wijzen er ook op dat deze ontdekking zal helpen om nauwkeurigere klimaatmodellen te ontwikkelen. Ultrafijne deeltjes beïnvloeden het klimaat door zonlicht te reflecteren of te absorberen. Hun aanwezigheid geeft aanleiding tot de grootste bron van onzekerheid in mondiale klimaatmodellen.

"Met de enorme verschillen tussen rechts- en linkshandige radicalen, er ontstaan ​​onzekerheden in klimaatmodellen als er geen onderscheid wordt gemaakt tussen hun vorm - zoals vandaag het geval is. Dit leidt tot een over- of onderschatting van het aantal deeltjes dat in de atmosfeer wordt gecreëerd, ", zegt Kristian Holten Møller.

De studie is gepubliceerd in The Journal of Physical Chemistry Letters .