Forskare har lyckats ta reda på varför barrskogar producerar så många fina partiklar i atmosfären. Aerosolpartiklar är särskilt rikliga när α-pinen, molekylen som är ansvarig för det karakteristiska mönstret hos tallar reagerar med atmosfäriskt ozon.

Atmosfäriska aerosolpartiklar påverkar jordens klimat genom att bilda moln, men samtidigt förorenar de också luften, och därmed ökad dödlighet.

Aerosolpartiklar i atmosfären har sitt ursprung i många källor. Den betydande mängden aerosolpartiklar i atmosfären orsakas av oxidation av kolvätemolekyler som produceras av träd och andra växter. Ett av de viktigaste kolväten som bildar partiklar är α-pinen, det är, molekylen som orsakar den karakteristiska lukten av tallar.

"Särskilt effektivt produceras aerosoler när α-pinen reagerar med ozon, som i sin tur luktar elektricitet, ", förklarar Theo Kurtén, universitetslektor vid Institutionen för kemi vid Helsingfors universitet.

De kemiska detaljerna i denna partikelbildning har studerats i årtionden, men först nyligen forskargrupper vid Tammerfors universitet, Helsingfors universitet, och University of Washington (i Seattle, USA) har upprättat ritningarna för omvandling av α-pinen till produkter som leder till aerosol. De lyckades lösa problemet genom att använda en kombination av modellering baserad på kvantmekanik och riktade masspektrometriska experiment.

"Nyckelfrågan, som saknas i tidigare studier, är den enorma överskottsenergi som frigörs i den initiala reaktionen av ozon med α-pinenmolekylen. Vår forskning visar hur denna energi kan bryta vissa kemiska bindningar inuti α-pinenmolekylen, som annars skulle bromsa bildningen av aerosolbildande produkter till den grad irrelevant. I kontrast, reaktionsmekanismen som vi upptäckt gör att dessa produkter kan bildas inom mindre än en sekund, säger Siddharth Iyer, postdoktor vid Aerosol Physics Laboratory vid Tammerfors universitet.

"Detta är en extremt viktig upptäckt för aerosolforskare eftersom vi äntligen kan överbrygga klyftan mellan teori och observation om bildandet av aerosoler från kolväten som släpps ut från träd, " tillägger Matti Rissanen, biträdande professor i experimentell aerosolvetenskap vid Tammerfors universitet.

Studien hjälper till att avmystifiera en del av komplexiteten i atmosfäriska reaktioner i aerosolsammanhang. Det ger också ett metodiskt ramverk för att studera andra liknande reaktioner där överskottsenergi kan leda till hittills outforskade reaktionskanaler.

Forskningen har publicerats i Naturkommunikation .