Voor het eerst is een geheel nieuwe klasse van superreactieve chemische verbindingen ontdekt onder atmosferische omstandigheden. Onderzoekers van de Universiteit van Kopenhagen hebben, in nauwe samenwerking met internationale collega's, de vorming van zogenaamde trioxiden gedocumenteerd - een extreem oxiderende chemische verbinding die waarschijnlijk zowel de menselijke gezondheid als ons wereldwijde klimaat aantast.

Waterstofperoxide is een algemeen bekende chemische verbinding. Alle peroxiden hebben twee zuurstofatomen aan elkaar, waardoor ze zeer reactief en vaak ontvlambaar en explosief zijn. Ze worden voor alles gebruikt, van het bleken van tanden en haar tot het reinigen van wonden, en zelfs als raketbrandstof. Maar peroxiden komen ook voor in de atmosfeer.

De afgelopen jaren is er gespeculeerd of trioxiden - chemische verbindingen met drie zuurstofatomen aan elkaar, en daardoor nog reactiever dan de peroxiden - ook in de atmosfeer worden aangetroffen. Maar tot nu toe is het nooit ondubbelzinnig bewezen.

"Dit is wat we nu hebben bereikt", zegt professor Henrik Grum Kjærgaard van de afdeling Scheikunde van de Universiteit van Kopenhagen. Kjærgaard is de hoofdauteur van de studie, die zojuist is gepubliceerd in Science . "Het type verbindingen dat we hebben ontdekt, is uniek in hun structuur. En omdat ze extreem oxiderend zijn, hebben ze hoogstwaarschijnlijk een groot aantal effecten die we nog moeten ontdekken."

Hydrotrioxiden (ROOOH), zoals ze worden genoemd, zijn een volledig nieuwe klasse van chemische verbindingen. Onderzoekers van de Universiteit van Kopenhagen (UCPH) hebben samen met collega's van het Leibniz Institute for Tropospheric Research (TROPOS) en het California Institute of Technology (Caltech) aangetoond dat deze verbindingen onder atmosferische omstandigheden worden gevormd.

De onderzoekers hebben ook aangetoond dat hydrotrioxiden worden gevormd tijdens de atmosferische afbraak van verschillende bekende en veel uitgestoten stoffen, waaronder isopreen en dimethylsulfide.

"Het is heel belangrijk dat we nu door directe waarneming kunnen aantonen dat deze verbindingen zich daadwerkelijk in de atmosfeer vormen, dat ze verrassend stabiel zijn en dat ze worden gevormd uit bijna alle chemische verbindingen. Alle speculatie moet nu worden stopgezet", zegt Jing Chen, een Ph.D. student aan de afdeling Scheikunde en tweede auteur van de studie.

Hydrotrioxiden worden gevormd in een reactie tussen twee soorten radicalen. De onderzoekers verwachten dat bijna alle chemische verbindingen hydrotrioxiden zullen vormen in de atmosfeer en schatten dat hun levensduur varieert van minuten tot uren. Dit maakt ze stabiel genoeg om te reageren met veel andere atmosferische verbindingen.

Vermoedelijk opgenomen in spuitbussen

Het onderzoeksteam is ook van mening dat de trioxiden kunnen doordringen in kleine deeltjes in de lucht, ook wel aerosolen genoemd, die een gevaar voor de gezondheid vormen en kunnen leiden tot aandoeningen van de luchtwegen en hart- en vaatziekten.

"Ze zullen hoogstwaarschijnlijk in aerosolen terechtkomen, waar ze nieuwe verbindingen zullen vormen met nieuwe effecten. Het is gemakkelijk voor te stellen dat in de aerosolen nieuwe stoffen worden gevormd die schadelijk zijn bij inademing. Maar verder onderzoek is nodig om deze mogelijke gezondheidseffecten aan te pakken." zegt Henrik Grum Kjærgaard.

Hoewel aerosolen ook een impact hebben op het klimaat, zijn ze een van de dingen die het moeilijkst te beschrijven zijn in klimaatmodellen. En volgens de onderzoekers is de kans groot dat hydrotrioxiden invloed hebben op het aantal aerosolen dat wordt geproduceerd.

"Omdat zonlicht zowel wordt gereflecteerd als geabsorbeerd door aerosolen, heeft dit invloed op de warmtebalans van de aarde - dat wil zeggen, de verhouding van zonlicht dat de aarde absorbeert en terugstuurt naar de ruimte. Wanneer aerosolen stoffen absorberen, groeien ze en dragen ze bij aan wolkenvorming, wat de aarde beïnvloedt. klimaat ook", zegt co-auteur en Ph.D. student, Eva R. Kjærgaard.

Het effect van de verbinding moet verder worden bestudeerd

De onderzoekers hopen dat de ontdekking van hydrotrioxiden ons zal helpen meer te weten te komen over de effecten van de chemicaliën die we uitstoten.

"De meeste menselijke activiteit leidt tot emissie van chemische stoffen in de atmosfeer. Kennis van de reacties die de atmosferische chemie bepalen, is dus belangrijk om te kunnen voorspellen hoe onze acties de atmosfeer in de toekomst zullen beïnvloeden", zegt co-auteur en postdoc, Kristan H. Møller.

Noch hij, noch Henrik Grum Kjærgaard maken zich echter zorgen over de nieuwe ontdekking:"Deze verbindingen zijn er altijd geweest - we wisten er gewoon niets van. Maar het feit dat we nu bewijs hebben dat de verbindingen worden gevormd en een bepaalde tijd hoeveelheid tijd betekent dat het mogelijk is om hun effect gerichter te bestuderen en te reageren als ze gevaarlijk blijken te zijn", zegt Henrik Grum Kjærgaard.

"De ontdekking suggereert dat er nog tal van andere dingen in de lucht kunnen zijn waar we nog geen weet van hebben. De lucht om ons heen is inderdaad een enorme wirwar van complexe chemische reacties. Als onderzoekers moeten we openstaan ​​​​als we willen beter worden in het vinden van oplossingen", besluit Jing Chen. + Verder verkennen

Lichtversterking versnelt chemische reacties in aerosolen