Forskare från Köpenhamns universitet har upptäckt ett överraskande fenomen i en process genom vilken vissa gasmolekyler producerar skadliga partiklar. Effekten av detta fenomen kommer sannolikt att öka i stadsområden när föroreningarna minskar. Denna kunskap kan hjälpa politikerna att vidta bättre åtgärder för att bekämpa luftföroreningar och bidra till att förbättra klimatmodeller.

Trots de tydliga folkhälsofördelarna med minskat NO _x utsläpp i stadsområden, främst på grund av dieselutsläpp, en minskning av NO _x gaser betyder inte fullständigt avlägsnande av luftföroreningar. Andra luftburna hälsorisker finns, inklusive ultrafina partiklar. Forskning från Köpenhamns universitet, Danmark, föreslår att när NOx -halterna sjunker, människor kan utsättas för fler partiklar än forskare tidigare trott.

"Vi har funnit en grundläggande brist på modellerna som bedömer och förutsäger luftföroreningar. Vår upptäckt gör att vi kan förbättra dessa modeller och ge politikerna en starkare grund för att fatta grönare beslut, säger professor Henrik G. Kjærgaard vid kemiska institutionen, Köpenhamns universitet.

Han och kollegan Kristian Holten Møller, i samarbete med forskare från Caltech, har upptäckt en speciell mekanism i processen genom vilken vissa molekyler skapar partiklar i atmosfären. När flyktiga organiska föreningar (VOC) bryts ned, dessa molekyler skapar radikaler i både höger- och vänsterhänt form- ett fenomen inom kemi som kallas kiralitet. Forskarna har visat att en av dessa former kan skapa partiklar upp till 1000 gånger snabbare än den andra.

"Tidigare, ingen visste att höger- och vänsterhäntighet gjorde skillnad i hur många luftburna partiklar som skapades. Detta är viktigt eftersom i slutändan mängden partiklar korrelerar direkt med antalet dödsfall relaterade till luftföroreningar, "enligt Institutionen för kemi postdoc Kristian Holten Møller.

Mekanismen uppstår när en VOC -molekyl bryts ned i atmosfären genom att reagera med sig själv istället för med andra molekyler. När denna självreaktion inträffar, molekylära radikaler växer sig större och större när de absorberar mer och mer syre, så småningom utvecklas till ultrafina partiklar. Denna process sker med mycket olika hastigheter beroende på om radikalerna har en höger- eller vänsterhänt form. Senare, mycket varierande mängder partiklar skapas.

Färre NOx -gaser resulterar i fler partiklar

Medan VOC -molekyler frigörs i skogsområden som lukt från träd och växter, de släpps också ut som antropogen förorening. I stadsområden, VOC kommer från många olika källor, som bilar, lösningsmedel, tvättmedel, färger och kosmetika.

Henrik G. Kjærgaards tidigare forskning har visat att med en viss nivå av NO _x i luften, det nyupptäckta fenomenet spelar in:

"Urban NOx -gaser begränsar denna oxidation och förhindrar att radikaler växer till partiklar. Men eftersom vi minskar NO _x utsläpp, partiklar som bildas genom oxidation kommer sannolikt att bli mer framträdande i städer, Säger Kjærgaard.

Han betonar att det inte är någon lösning att förvara dieselbilar i städer, "Dieslar avger inte bara NEJ _x - de avger partiklar direkt. Vi antyder inte på något sätt att det är en bra idé att behålla dieselbilar i stadsområden. "

Enligt forskarna, en möjlig lösning är att reglera VOC -utsläpp och ersätta de VOC som ansvarar för flest partiklar med andra som har mindre effekt. De understryker att det är ett komplext område att reglera och att det behövs mer kunskap om hur olika VOC skapar partiklar.

Vägen till mer exakta klimatmodeller

Forskarna påpekar också att denna upptäckt kommer att bidra till att utveckla mer exakta klimatmodeller. Ultrafina partiklar påverkar klimatet genom att antingen reflektera eller absorbera solljus. Deras närvaro ger upphov till den största källan till osäkerhet i globala klimatmodeller.

"Med de enorma skillnaderna mellan höger- och vänsterhänta radikaler, osäkerheter uppstår i klimatmodeller om de inte skiljer mellan deras form - som är fallet idag. Detta leder till en över- eller underskattning av antalet partiklar som skapas i atmosfären, säger Kristian Holten Møller.

Studien publiceras i The Journal of Physical Chemistry Letters .