Een onevenwichtigheid tussen de trends in twee veel voorkomende luchtverontreinigende stoffen leidt onverwacht tot het ontstaan ​​van een klasse van organische verbindingen in de lucht die gewoonlijk niet in de atmosfeer worden aangetroffen boven stedelijke gebieden van Noord-Amerika, volgens een nieuwe studie van Caltech.

Al decenia, inspanningen om luchtvervuiling te verminderen hebben geleid tot schonere lucht in Amerikaanse steden zoals Los Angeles, met daaropvolgende verbeteringen in de volksgezondheid. Die inspanningen waren gericht op zowel stikstofoxiden als koolwaterstoffen. Stikstofmonoxide is een verbinding van stikstof en zuurstof die wordt uitgestoten door motoren (vooral die aangedreven door dieselbrandstof) en door kolencentrales. Koolwaterstoffen, In de tussentijd, zijn de familie van moleculen gemaakt door waterstof en koolstof aan elkaar te ketenen. Deze moleculen worden uitgestoten door vele bronnen, waaronder auto's op benzine, vrachtwagens, oplosmiddelen, reinigingsmiddelen die zowel thuis als in industriële omgevingen worden gebruikt, en zelfs bomen.

Een manier waarop onderzoekers de veranderende snelheden van stikstofoxide-emissies en koolwaterstofemissies volgen, is door de verhouding te onderzoeken van de niveaus van niet-methaan atmosferische koolwaterstoffen tot die van stikstofoxide (methaan, een krachtig broeikasgas, wordt apart bijgehouden). Van 1987 en 1997, die verhouding daalde met een factor twee.

Regelgeving die gericht is op het verbeteren van de luchtkwaliteit in stedelijke gebieden zoals Los Angeles, heeft snelle vooruitgang geboekt bij het verminderen van de uitstoot van stikstofmonoxide en koolwaterstof. Aangezien oude auto's van de straat zijn gehaald ten gunste van schonere nieuwe auto's en dieseltrucks zijn omgebouwd of vervangen, De uitstoot van stikstofmonoxide is snel gedaald. Vergeleken met modellen uit 1970, nieuwe auto's en vrachtwagens produceren ongeveer 99 procent minder veelvoorkomende verontreinigende stoffen, aldus de Milieudienst. Gedurende het laatste decennium, bijvoorbeeld, de hoeveelheid stikstofmonoxide in de lucht van Los Angeles is gehalveerd.

Regelgeving inzake luchtverontreiniging heeft ook geleid tot een vermindering van de uitstoot van koolwaterstoffen, maar deze dalingen vertragen. Koolwaterstoffen komen uit verschillende bronnen, waardoor het moeilijker wordt om tegen hen op te treden. Bijvoorbeeld, deze verbindingen worden vrijgegeven door de tweetaktmotoren die worden gebruikt in bladblazers en grasmaaiers - apparatuur die de neiging heeft om langer mee te gaan dan auto's en aan minder regels is onderworpen.

De scherpe daling van het stikstofmonoxidegehalte in vergelijking met de langzamere daling van koolwaterstoffen is belangrijk:volgens een nieuwe studie onder leiding van Paul Wennberg van Caltech en Henrik Kjaergaard van de Universiteit van Kopenhagen, deze ongelijkheid kan leiden tot de productie van chemicaliën die organische hydroperoxiden worden genoemd.

Organische hydroperoxiden bestaan ​​al in de natuur. In landelijke gebieden en andere regio's waar geen grote hoeveelheden motoruitlaatgassen zijn - en daarom plaatsen waar het stikstofmonoxidegehalte buitengewoon laag is - kunnen de moleculen worden gevormd wanneer bomen vluchtige organische verbindingen ontgassen die vervolgens in wisselwerking staan ​​met zonlicht.

Het team onder leiding van Wennberg ontdekte, echter, dat er een andere chemische route is voor het vormen van organische hydroperoxiden - een die optreedt bij stikstofoxideniveaus die aanzienlijk hoger zijn dan in de atmosfeer boven onbevolkte gebieden. "Dit is chemie die in geen van de modellen voorkomt van hoe stikstofmonoxide en koolwaterstoffen op elkaar inwerken, " zegt Wenberg, Caltech's R. Stanton Avery hoogleraar Atmosferische Chemie en Milieuwetenschappen en Engineering en directeur van het Ronald en Maxine Linde Center for Global Environmental Science.

aanzienlijk, de atmosferische stikstofmonoxideconcentraties boven Los Angeles en in stedelijke regio's in het hele land dalen nu tot het niveau waarop dit proces - auto-oxidatie in de gasfase genoemd - plaatsvindt.

Auto-oxidatie in de gasfase vindt plaats wanneer er niet genoeg stikstofmonoxidemoleculen zijn om koolwaterstoffen mee te laten reageren. Als resultaat, koolwaterstofmoleculen reageren met zichzelf. Auto-oxidatie in de gasfase is waargenomen in andere omgevingen, bijvoorbeeld het proces kan huidirriterende organische hydroperoxiden vormen in bepaalde cosmetische producten die slecht zijn geworden en ervoor zorgen dat boter ranzig wordt en wijn bederft. Maar onderzoekers hadden gedacht dat het niet in de atmosfeer kon voorkomen, gezien de huidige stedelijke stikstofmonoxideconcentraties. Wennberg en collega's hebben anders gevonden.

"Aangezien deze stikstofmonoxideconcentraties de komende vijf tot zeven jaar met nog een factor twee dalen, we gaan steeds meer organische hydroperoxiden maken in stedelijke gebieden, " zegt Wennberg. In de lucht, het is bekend dat deze hydroperoxiden deeltjes vormen - aerosolen. "Het probleem is dat we geen grote concentraties hydroperoxiden hebben gezien in dichtbevolkte gebieden, dus we weten niet hoe de vorming van gas- en aerosol-hydroperoxiden de volksgezondheid zal beïnvloeden. Maar we weten wel dat het inademen van deeltjes slecht voor je is, " hij zegt.

De bevindingen van Wennberg en Kjaergaard zullen online worden gepubliceerd door de Proceedings van de National Academy of Sciences in de week van 18 december.