Wetenschappers zijn erin geslaagd te achterhalen waarom naaldbossen zoveel fijne deeltjes in de atmosfeer produceren. Aerosoldeeltjes zijn bijzonder overvloedig wanneer α-pineen, het molecuul dat verantwoordelijk is voor het karakteristieke patroon van pijnbomen reageert met atmosferische ozon.

Atmosferische aerosoldeeltjes beïnvloeden het klimaat op aarde door wolken te vormen, maar tegelijkertijd vervuilen ze ook de lucht, waardoor de sterfte toeneemt.

Aërosoldeeltjes in de atmosfeer vinden hun oorsprong in vele bronnen. De aanzienlijke hoeveelheid aerosoldeeltjes in de atmosfeer wordt veroorzaakt door de oxidatie van koolwaterstofmoleculen geproduceerd door bomen en andere planten. Een van de belangrijkste koolwaterstofvormende deeltjes is α-pineen, dat is, het molecuul dat de karakteristieke geur van pijnbomen veroorzaakt.

"Vooral efficiënte aerosolen worden geproduceerd wanneer α-pineen reageert met ozon, die op zijn beurt ruikt naar elektriciteit, '" legt Theo Kurtén uit, universitair docent bij de afdeling Scheikunde aan de Universiteit van Helsinki.

De chemische details van deze deeltjesvorming zijn decennialang bestudeerd, maar pas onlangs onderzoeksgroepen aan de Universiteit van Tampere, de Universiteit van Helsinki, en de Universiteit van Washington (in Seattle, USA) hebben de blauwdrukken opgesteld voor de omzetting van α-pineen in producten die leiden tot aerosol. Ze slaagden erin het probleem op te lossen door een combinatie van modellering op basis van kwantummechanica en gerichte massaspectrometrische experimenten te gebruiken.

"Het belangrijkste probleem, niet vermeld in eerdere studies, is de enorme overtollige energie die vrijkomt bij de eerste reactie van ozon met het α-pineenmolecuul. Ons onderzoek onthult hoe deze energie bepaalde chemische bindingen in het α-pineenmolecuul kan verbreken, die anders de vorming van aërosolvormende producten zou vertragen tot het punt van irrelevantie. In tegenstelling tot, het door ons ontdekte reactiemechanisme zorgt ervoor dat deze producten zich in minder dan een seconde kunnen vormen, " zegt Siddharth Iyer, postdoctoraal onderzoeker in Aerosol Physics Laboratory aan de Universiteit van Tampere.

"Dit is een uiterst belangrijke bevinding voor aërosolwetenschappers, omdat we eindelijk in staat zijn om de kloof te overbruggen tussen theorie en observatie met betrekking tot de vorming van aërosolen uit koolwaterstoffen die worden uitgestoten door bomen, " voegt Matti Rissanen toe, assistent-professor in Experimental Aerosol Science aan de Universiteit van Tampere.

De studie helpt een deel van de complexiteit van atmosferische reacties in de aerosolcontext te ontrafelen. Het biedt ook een methodologisch kader voor het bestuderen van andere soortgelijke reacties waarbij overtollige energie kan leiden tot tot nu toe onontgonnen reactiekanalen.

Het onderzoek is gepubliceerd in Natuurcommunicatie .