Metakrolein reagerar med superoxidradikaler som produceras av en "Fenton-liknande" reaktion. Detta påverkar atmosfärisk strålningskraft på grund av bildandet av olöslig järnhydroxid. Kredit:Yu Wang
Fenton-reaktionen är en kemisk övergång som involverar väteperoxid (H 2 O 2 ) och järnjoner, som fungerar som en katalysator. Denna process används för att förstöra farliga föroreningar i avloppsvatten genom oxidation. I atmosfären, en liknande reaktion, eller "Fenton-liknande" reaktion, förekommer kontinuerligt med ferrioxalat([Fe(III)(C 2 O 4 ) 3 ] 3- ) och aerosoler suspenderade i luften. Detta är den vanligaste kemiska reaktionen som sker i atmosfären. En partikels förmåga att oxidera är direkt relaterad till dess fas, antingen gasformiga eller vattenhaltiga, vilket har en viktig inverkan på bildningen av sekundär organisk aerosol (SOA). Därför, forskning är nödvändig inte bara för att utvärdera bidraget från denna Fenton-liknande reaktion till atmosfärisk oxidation, men också för att förbättra konsekvensen i modellsimulerade och fältobserverade SOA-budgetar.
"Det anses allmänt att bidraget från Fenton-reaktionen till atmosfärisk oxidation kommer från genereringen av hydroxylradikaler." sa prof. Wenbo Dong från institutionen för miljövetenskap och teknik, Fudan University. "Forskare har inte ofta tagit upp rollen av superoxidradikaler, som allmänt anses vara källan till väteperoxid och hydroxylradikaler."
Metakrolein (CH 2 =C(CH 3 )CHO) är den primära oxidationsprodukten av isopren (CH 2 =C(CH 3 )CH=CH 2 ), som är den mest förekommande biologiska flyktiga organiska föreningen (VOC) i atmosfären. Det kan reagera direkt med superoxidradikaler för att generera SOA. Även om detta är en vanlig reaktion, denna process visar att det finns andra vägar till VOC-oxidation.
"Tidigare studier trodde att superoxidradikaler inte reagerar med de flesta organiska föreningar." sa prof. Dong.
Vissa flyktiga organiska föreningar i atmosfären kan reagera med superoxidradikaler precis som metakrolein. Dock, SOA-produktionspotentialen från alla VOC med åtföljande superoxidradikaler och hydroxylradikaler är skild från metakroleinreaktionen. Forskare fokuserade på oxidationsprocessen av organiska föroreningar orsakade av dessa fria radikaler. De fann att oxidationsprocessen är relaterad till reaktionsmekanismen hos det organiska materialet som åtföljer dessa fria radikaler.
Tidigare studier har visat att förändringen i vattenhaltig aerosolabsorbans beror på bildningen av brunt kol. Dock, i fallet med fotooxidation av metakrolein med ferrioxalat, Prof. Dongs forskargrupp noterade en avsevärd ökning av aerosolabsorbansen utan bildning av brunt kol. Ytterligare analys ges i deras forskningsartikel med titeln "Photooxidation of Methacrolein in Fe(III)-Oxalate Aqueous System and Its Atmospheric Implication" publicerad i Framsteg inom atmosfärsvetenskap .
"När den Fenton-liknande reaktionen med en hög koncentration av järn inträffar, absorbansen av lösningen kommer att förändras avsevärt, med lösningen som blir gul." sa Prof. Dong. "Detta kanske inte är den enda situationen med metakrolein, eftersom det kan komma med den Fenton-liknande reaktionen av andra organiska föreningar."
Prof. Dong fortsatte, "Bildandet av olöslig eller kolloidal järnhydroxid ökar absorbansen av atmosfäriska aerosoler, påverkar strålningskraften, som har förbisetts länge."
