Wetenschappers hebben nu in het laboratorium een ​​bijzonder snel type paarvorming waargenomen:Koolwaterstoffen verdubbelen wanneer twee peroxylradicalen met elkaar reageren. Dit betekent dat stabiele producten met het koolstofskelet van beide peroxylradicalen worden gevormd, die zeer waarschijnlijk een peroxidestructuur zal hebben. Het bewijzen van dit reactiepad is nu mogelijk geworden met behulp van de modernste meettechnologie. Onderzoekers van het Leibniz Institute for Tropospheric Research (TROPOS) en de universiteiten van Innsbruck en Helsinki presenteren hun bevindingen in het huidige nummer van het tijdschrift Angewandte Chemie . De nieuwe bevindingen zullen een belangrijke rol spelen bij het verbeteren van ons begrip van de afbraakroutes van koolwaterstoffen in de atmosfeer. De snel gevormde reactieproducten zijn meestal zeer niet-vluchtig en zijn voorlopers voor de secundaire organische aerosol, wat belangrijk is voor het klimaat op aarde.

Koolwaterstoffen worden beschouwd als bouwstenen van het leven, door de elementen koolstof en waterstof te combineren, ontstaan ​​miljoenen verschillende chemische verbindingen. Naast methaan, deze organische verbindingen bevatten ook een groot aantal andere gassen die een belangrijke rol spelen in de atmosfeer. De wereldwijde uitstoot van deze niet-methaankoolwaterstoffen door vegetatie en menselijke activiteiten wordt geschat op ongeveer 1,3 miljard ton per jaar. Het is daarom belangrijk om hun afbraakprocessen en de producten die ze produceren te kennen.

Atmosferische ontleding wordt geïnitieerd door oxidatiemiddelen zoals ozon of OH-radicalen (de "atmosferische detergent"), resulterend bijna uitsluitend in peroxylradicalen als zeer reactieve tussenproducten die snel kunnen blijven reageren met stikstofmonoxide (NO) of andere peroxylradicalen. Tot dusver, er is aangenomen dat de vorming van accretieproducten uit de reactie van twee peroxylradicalen onbeduidend is, die terug te voeren zijn op vondsten uit de jaren 60 en 70. De nieuwe experimenten gekoppeld aan de nodige kinetische metingen leiden nu tot de conclusie dat de vorming van de niet-vluchtige reactieproducten significant is onder alle atmosferische omstandigheden. “Het is fascinerend om de vorming van peroxylradicalen en hun reactieproducten online te kunnen volgen in de massaspectrometer. Dit geeft ons direct inzicht in de elementaire processen tijdens een chemische reactie, " meldde Dr Torsten Berndt van TROPOS.

Op de TROPOS in Leipzig, het team slaagde erin dit proces in laboratoriumexperimenten aan te tonen met behulp van een speciaal stroomapparaat dat storingsvrije experimenten van gasfasereacties bij atmosferische druk mogelijk maakt. Nieuwe massaspectrometrische technieken ontwikkeld in Innsbruck en Leipzig werden hier voor het eerst gebruikt. In de massaspectrometrische analyse, de onderzochte verbinding wordt geïoniseerd en vervolgens geïdentificeerd door de massa-tot-ladingverhouding. De gebruikte zachte ionisatiemethoden maken de gevoelige detectie van peroxylradicalen en hun reactieproducten mogelijk met een detectielimiet tot 1 ppqV. Met deze techniek, het is nu mogelijk om een ​​specifiek molecuul betrouwbaar te bepalen in een mengsel van één quadriljoen (1015) moleculen.

De identificatie van dit nieuwe reactiepad in de atmosfeer is van groot belang voor klimaatonderzoek, omdat het een ander puzzelstukje is in de zoektocht naar nog niet volledig begrepen bronnen bij de vorming van de secundaire organische aerosol en de daaropvolgende wolkenvorming. Tot dusver, wolken zijn nog steeds de grote onbekende in het klimaatsysteem. Zelfs het laatste rapport van het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) ziet wolken als de grootste onzekerheidsfactor in de klimaatscenario's van de toekomst. De nieuwe bevindingen kunnen leiden tot nauwkeurigere schattingen van de klimaatgerelateerde bijdrage van vegetatie en dus van verschillende vormen van landgebruik.