För första gången har en helt ny klass av superreaktiva kemiska föreningar upptäckts under atmosfäriska förhållanden. Forskare från Köpenhamns universitet har i nära samarbete med internationella kollegor dokumenterat bildandet av så kallade trioxider – en extremt oxiderande kemisk förening som sannolikt påverkar både människors hälsa och vårt globala klimat.

Väteperoxid är en allmänt känd kemisk förening. Alla peroxider har två syreatomer fästa vid varandra, vilket gör dem mycket reaktiva och ofta brandfarliga och explosiva. De används till allt från att bleka tänder och hår till att rengöra sår och till och med som raketbränsle. Men peroxider finns också i atmosfären.

De senaste åren har det spekulerats i huruvida trioxider — kemiska föreningar med tre syreatomer fästa vid varandra, och därmed ännu mer reaktiva än peroxiderna — finns i atmosfären också. Men fram till nu har det aldrig bevisats entydigt.

"Det här är vad vi nu har åstadkommit", säger professor Henrik Grum Kjærgaard, vid Köpenhamns universitets kemiavdelning. Kjærgaard är seniorförfattare till studien, som just publicerades i Science . "Den typ av föreningar vi upptäckte är unika i sin struktur. Och eftersom de är extremt oxiderande har de troligen en mängd effekter som vi ännu inte har upptäckt."

Hydrotrioxider (ROOOH), som de kallas, är en helt ny klass av kemiska föreningar. Forskare vid Köpenhamns universitet (UCPH) har tillsammans med kollegor vid Leibniz Institute for Tropospheric Research (TROPOS) och California Institute of Technology (Caltech) visat att dessa föreningar bildas under atmosfäriska förhållanden.

Forskarna har också visat att hydrotrioxider bildas under atmosfärisk nedbrytning av flera kända och brett utsläppta ämnen, inklusive isopren och dimetylsulfid.

"Det är ganska betydelsefullt att vi nu kan visa, genom direkt observation, att dessa föreningar faktiskt bildas i atmosfären, att de är förvånansvärt stabila och att de bildas av nästan alla kemiska föreningar. All spekulation måste nu läggas ner", säger Jing Chen, en Ph.D. student vid Institutionen för kemi och andra författare till studien.

Hydrotrioxider bildas i en reaktion mellan två typer av radikaler. Forskarna förväntar sig att nästan alla kemiska föreningar kommer att bilda hydrotrioxider i atmosfären och uppskattar att deras livslängd varierar från minuter till timmar. Detta gör dem stabila nog att reagera med många andra atmosfäriska föreningar.

Förmodligen absorberas i aerosoler

Forskargruppen tror också att trioxiderna kan tränga in i små luftburna partiklar, kända som aerosoler, som utgör en hälsorisk och kan leda till andnings- och hjärt- och kärlsjukdomar.

"De kommer med största sannolikhet att komma in i aerosoler, där de kommer att bilda nya föreningar med nya effekter. Det är lätt att föreställa sig att det bildas nya ämnen i aerosolerna som är skadliga vid inandning. Men ytterligare utredning krävs för att ta itu med dessa potentiella hälsoeffekter." säger Henrik Grum Kjærgaard.

Även om aerosoler också påverkar klimatet, är de en av de saker som är svårast att beskriva i klimatmodeller. Och enligt forskarna är det stor sannolikhet att hydrotrioxider påverkar hur många aerosoler som produceras.

"Eftersom solljus både reflekteras och absorberas av aerosoler påverkar detta jordens värmebalans – det vill säga förhållandet mellan solljus som jorden absorberar och skickar tillbaka till rymden. När aerosoler absorberar ämnen växer de och bidrar till molnbildning, vilket påverkar jordens klimat också", säger medförfattare och Ph.D. student, Eva R. Kjærgaard.

Föreningens effekt måste studeras vidare

Forskarna hoppas att upptäckten av hydrotrioxider kommer att hjälpa oss att lära oss mer om effekterna av de kemikalier vi släpper ut.

"De flesta mänskliga aktiviteter leder till utsläpp av kemiska ämnen till atmosfären. Så kunskap om de reaktioner som bestämmer atmosfärskemin är viktig om vi ska kunna förutsäga hur våra handlingar kommer att påverka atmosfären i framtiden", säger medförfattaren. och postdoc, Kristan H. Møller.

Men varken han eller Henrik Grum Kjærgaard är oroliga för den nya upptäckten:"Dessa föreningar har alltid funnits - vi visste bara inte om dem. Men det faktum att vi nu har bevis för att föreningarna bildas och lever under en viss tid tid gör att det är möjligt att studera deras effekt på ett mer riktat sätt och reagera om de visar sig vara farliga, säger Henrik Grum Kjærgaard.

"Upptäckten tyder på att det kan finnas många andra saker i luften som vi ännu inte vet om. Luften som omger oss är faktiskt en enorm härva av komplexa kemiska reaktioner. Som forskare måste vi hålla ett öppet sinne om vi vill bli bättre på att hitta lösningar”, avslutar Jing Chen. + Utforska vidare

Ljusförstärkning påskyndar kemiska reaktioner i aerosoler