Découverte d'une nouvelle source d'oxydation dans l'atmosphère
Grande importance pour la qualité de l'air et les prévisions climatiques
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Les hydroperoxydes sont des oxydants puissants qui ont une influence significative sur les processus chimiques dans l'atmosphère. Une équipe de recherche internationale impliquant l'Institut Leibniz pour la recherche troposphérique (TROPOS) a maintenant montré que ces substances se forment également à partir d'acides α-cétoniques tels que l'acide pyruvique dans les nuages, la pluie et l'eau des aérosols lorsqu'ils sont exposés à la lumière du soleil. Ces réactions pourraient être à l'origine de 5 à 15 % du peroxyde d'hydrogène atmosphérique (H₂O₂) observé en phase aqueuse.
Cela signifie que la photolyse des α-cétoacides a été identifiée comme une autre source importante d'oxydants atmosphériques, écrivent les chercheurs dans Science Advances, le journal en libre accès de la célèbre revue scientifique SCIENCE. Étant donné que ces processus d'oxydation influencent à la fois la formation et la dégradation des particules et des polluants atmosphériques, la voie de réaction nouvellement découverte est d'une grande importance pour la qualité de l'air et les prévisions climatiques.
Les α-cétoacides sont la clé de cette découverte. Ces acides carboxyliques contiennent un groupe céto supplémentaire composé d'un atome de carbone et d'un atome d'oxygène à double liaison. Les α-cétoacides pénètrent dans l'atmosphère par différentes réactions à partir d'un certain nombre de gaz précurseurs tels que l'isoprène, les aromatiques ou l'acétylène, qui peuvent être biogéniques ou anthropogéniques - provenant à la fois de la végétation et de l'industrie. Ils sont très répandus et jouent un rôle fondamental dans la vie sur Terre, par exemple en biochimie dans le métabolisme des acides aminés dans les cellules. Cependant, leur importance pour l'atmosphère et le climat mondial a été plutôt sous-estimée jusqu'à présent. En utilisant trois α-cétoacides (l'acide glyoxylique, l'acide pyruvique et l'acide 2-cétobutyrique), les chercheurs ont pu démontrer par des expériences en laboratoire et des calculs modélisés que ces substances, associées à la lumière, participent à la formation d'hydroperoxydes, qui produisent à leur tour du peroxyde d'hydrogène. Ces processus se déroulent dans la phase liquide de l'atmosphère, c'est-à-dire dans les particules contenant de l'eau.
Des chercheurs de l'Académie chinoise des sciences (Guangzhou), du Technion Guangdong - Institut israélien de technologie, de l'Institut Weizmann des sciences, de l'université Fudan (Shanghai), de l'université de l'Académie chinoise des sciences (Pékin), de l'université des sciences et technologies de Kunming, de l'université de Turin, de l'université de Shandong (Qingdao) et de l'Institut Leibniz pour la recherche troposphérique (TROPOS) ont participé à l'étude. Trois experts des processus photochimiques dans les liquides atmosphériques ont joué un rôle important dans cette collaboration : Sasho Gligorovski, qui a rédigé sa thèse de doctorat au TROPOS de Leipzig il y a 20 ans, a ensuite mené des recherches en France, est devenu professeur à l'Institut de géochimie de Guangzhou de l'Académie chinoise des sciences et mène des recherches au sein de la coentreprise sino-israélienne Guangdong Technion - Israel Institute of Technology (GTIIT) depuis 2025. Davide Vione, qui travaille comme professeur à l'université de Turin. Hartmut Herrmann, qui effectue des recherches sur le système multiphasique troposphérique à TROPOS et à l'université de Leipzig depuis 1998, ainsi qu'à l'université de Shandong depuis 2018 et à l'université Fudan de Shanghai depuis 2019.
Le département de chimie atmosphérique de TROPOS à Leipzig a utilisé les données de laboratoire de Shanghai et de Turin dans son modèle de phase liquide CAPRAM (Chemical Aqueous Phase Radical Mechanism) pour évaluer les effets atmosphériques des résultats de laboratoire et faire des projections. Le modèle CAPRAM a été affiné au cours de nombreuses années de travail, au point de pouvoir cartographier des chaînes de réaction très complexes, et les nouvelles découvertes ont maintenant été intégrées en tant que nouveaux canaux de rétroaction.
"Ce travail fournit le premier cadre quantitatif pour la formation d'hydroperoxydes à partir d'α-acides cétoniques et clarifie les dépendances de pH et de concentration qui sont cruciales pour les modèles atmosphériques. Grâce à la coopération internationale, nous avons réussi à trouver une nouvelle pièce du puzzle dans le domaine très complexe de la chimie atmosphérique multiphasique", explique le professeur Hartmut Herrmann de TROPOS et de l'université Shandong de Qingdao.
L'étude publiée aujourd'hui fournit des approches initiales, mais met également en évidence des lacunes dans les connaissances : par exemple, on manque de mesures systématiques sur le terrain des concentrations d'α-cétoacides dans les aérosols et l'eau des nuages dans différents environnements, qui sont nécessaires pour incorporer ces mécanismes dans les modèles climatiques. De telles études permettraient de mieux estimer le bilan global des hydroperoxydes dans l'atmosphère et leur rôle dans la formation des particules en phase aqueuse et la production de sulfate.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Hongwei Pang, Andreas Tilgner, Jin Han, Jiazhuo Z. He, Yiqun Wang, Jinli Xu, Bowen He, Qingxin Deng, Ren Yan, Zhu Ran, Xinming Wang, Jiangping Liu, Adeniyi Adesina, Luca Carena, Erik H. Hoffmann, Thomas Schaefer, Davide Vione, Hartmut Herrmann, Sasho Gligorovski; "Evidence for hydroperoxide formation through atmospheric aqueous photochemistry of α-keto acids"; Science Advances, Volume 12
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