Potenziell gefährliche Oxidationsmittel in der Erdatmosphäre

Wissenschaftler haben neue gefährliche Stoffe in der Erdatmosphäre entdeckt, die die menschliche Gesundheit und das globale Klima insgesamt beeinträchtigen können.

Eine neue Klasse hochaktiver Substanzen – Hydroxide – wurde erstmals von europäischen und amerikanischen Wissenschaftlern in der Erdatmosphäre entdeckt. Dies sind oxidierende Chemikalien, die sowohl die menschliche Gesundheit als auch das globale Klima beeinträchtigen können und daher weiter untersucht werden müssen. Ihre Konzentration in der Atmosphäre wird auf etwa 10 Millionen pro Kubikzentimeter Luft geschätzt.

Trioxid (ROOOH), das drei Sauerstoffatome und ein Wasserstoffatom enthält, ist reaktiver als Peroxide (ROOH), die zwei Sauerstoffatome enthalten und seit vielen Jahren in der Atmosphäre vorkommen. Wenn Chemikalien in der Atmosphäre oxidiert werden, reagieren sie oft mit freien Hydroxyl(OH)-Radikalen, um ein neues Radikal zu bilden. Wenn dieses Radikal mit Sauerstoff reagiert, bildet es ein drittes Radikal namens Peroxid. Wenn ein Peroxid mit einem anderen Hydroxylradikal reagiert, werden Hydroxide gebildet.

Unerwartet stabile Elemente

Wasserstofftrioxid ist überraschend stabil und wird durch die atmosphärische Zersetzung einer Reihe anderer bekannter und weitgehend verworfener Substanzen, insbesondere Kohlenwasserstoffe wie Isopren, erzeugt. Es wird geschätzt, dass etwa 1 % aller Emissionen des letzteren in Hydroxide umgewandelt werden, und jedes Jahr werden in der Erdatmosphäre allein durch die Oxidation von Isopren 10 Millionen Tonnen Hydroxide gebildet. Ihre Lebensdauer reicht von wenigen Minuten bis zu mehreren Stunden. Das reicht aus, um mit vielen anderen Stoffen in der Atmosphäre zu reagieren.

Mit dem Problem beschäftigen sich Wissenschaftler der Abteilung für Chemie der Universität Kopenhagen in Dänemark, dem Institut für Troposphärenforschung. Leibniz in Deutschland und dem California Institute of Technology in Kalifornien unter der Leitung von Professor Hendrik Gergri aus Dänemark. Laut Kjærgaard „haben Hydroxide wahrscheinlich eine Reihe von Wirkungen, die wir noch nicht entdeckt haben, da sie stark oxidierend sind.“

Sie durchdringen Aerosole

Forscher vermuten, dass das Trioxid von winzigen luftgetragenen Partikeln, die als Aerosole bekannt sind, absorbiert, möglicherweise eingeatmet und zu Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen führen kann, obwohl weitere Untersuchungen zu ihren möglichen gesundheitlichen Auswirkungen erforderlich sind. Da Sonnenlicht von Aerosolen reflektiert und absorbiert wird, spielt Wasserstofftrioxid wahrscheinlich indirekt eine Rolle bei der Bildung von Aerosolen und Wolken, sodass sie auch das Klima unseres Planeten beeinflussen.

„Diese Substanzen waren schon immer um uns herum, wir wussten es nur nicht. Wir können auf diese Weise reagieren, wenn sie sich dabei als gefährlich erweisen“, sagte Kjærgaard. „Die Entdeckung zeigt, dass noch viele Dinge in der Luft liegen, von denen wir nichts wissen. Tatsächlich ist die Luft um uns herum ein riesiges Flickenteppich komplexer chemischer Reaktionen“, sagte die Forscherin Jing Chen.

Die untere Atmosphäre ist ein großer chemischer Reaktor, der jedes Jahr Hunderte Millionen Tonnen Kohlenwasserstoffe umwandelt und dabei unter anderem Kohlendioxid und Wasser produziert. Diese Kohlenwasserstoffe werden aus künstlichen Quellen oder Wäldern emittiert. Während verschiedene Oxidationsprozesse in der Luft ablaufen, sind nur wenige davon gut verstanden, wie der verzögerte Nachweis von Hydroxiden belegt.



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