Az atmoszféra titkos oxidációs motorját fedezték fel

Megvizsgálandó, hogy az atmoszférában zajló kémiai folyamatok milyen úton befolyásolják a levegőminőséget és az éghajlatot, a kutatók egy eddig kevéssé ismert oxidációs forrást azonosítottak. A hidroperoxidok erős oxidánsok, amelyek jelentős hatással vannak az atmoszféra összetételére. Most először bizonyították, hogy alfa-ketosavakból, például piroszőlősavból is képződnek hidroperoxidok a felhőkben, esőben és aeroszolcseppekben napfény hatására. Ez a folyamat akár 5–15%-ban is felelős lehet a mérhető hidrogén-peroxid mennyiségéért a légkör folyékony fázisában. Ennek nyomán az alfa-ketosavak fotolízise mostantól a légköri kémiában fontos, új oxidánsforrásként szerepel, amely a részecskék és szennyező anyagok képződését és lebomlását egyaránt befolyásolja. Noha ezt a kémiai útvonalat eddig figyelmen kívül hagyták, most világossá vált a jelentősége az éghajlati előrejelzések és a levegőminőség szempontjából.

Az alfa-ketosavak szerepe és eredete

A felfedezés középpontjában az alfa-ketosavak állnak. Ezek a karbonsavak egy plusz ketocsoporttal bírnak, és az atmoszférába különböző előanyagok – például izoprén, aromás vegyületek vagy acetilén – reakciói nyomán jutnak, amelyek származhatnak növényektől vagy ipari tevékenységből. E vegyületek amellett, hogy alapvetőek a biokémiában és az aminosav-anyagcserében, eddig túl kevés figyelmet kaptak a légköri folyamatokban. Laboratóriumi kísérletekben három különböző alfa-ketosav – glioxilsav, piroszőlősav és 2-ketobutánsav – vizsgálata során kimutatták, hogy ezek fény jelenlétében hidroperoxidokat hoznak létre, amelyek végül hidrogén-peroxidot termelnek. Mindez víztartalmú légköri részecskékben történik.

Nemzetközi összefogás és szakértők

A kutatásban számos vezető intézmény vett részt Kínától Olaszországig, összefogva a fotokémiai folyamatok szakértőivel. Kiemelkedő szerepe volt Sasho Gligorovskinak – aki 20 éve a lipcsei TROPOS-nál kezdte doktoriját, majd Kínában és Izraelben alapított kutatócsoportot –, Davide Vionénak a Torinói Egyetemről, valamint Hartmut Herrmann professzornak, aki a TROPOS-nál, a Lipcsei Egyetemen, valamint a kínai Fudan és Shandong Egyetemeken kutat. A szakértők közös munkája révén sikerült összerakni egy újabb darabot az atmoszférakémia sokszínű kirakósában.

Modellezés és további kutatási irányok

A lipcsei TROPOS kutatói a sanghaji és torinói laboratóriumi adatokat a fejlett CAPRAM modelljükben dolgozták fel, hogy pontosan meghatározzák e folyamatok hatását a légkörben. Ez a modell évek óta komplex reakcióláncokat képes leképezni, most pedig integrálta az új eredményeket is. Ennek eredményeként sikerült kvantitatív képet adni az alfa-ketosavakból kiinduló hidroperoxidképződésről, illetve feltárni, hogyan függ mindez a környező pH-tól és koncentrációktól. Noha a tanulmány alapvető összefüggéseket tár fel, továbbra is hiányoznak a terepi mérések – például az alfa-ketosavak koncentrációja különböző helyszíneken –, amelyek nélkülözhetetlenek lennének a klímamodellek pontosításához. Az ilyen kutatások hozzájárulhatnak ahhoz, hogy pontosabban becsülhessük meg a légkörben lévő hidroperoxidok globális mennyiségét és szerepüket a részecskeképződésben és szulfáttermelésben.

2025, adminboss, phys.org alapján