Individuata una nuova importante fonte di ossidazione nell'atmosfera
Grande importanza per le previsioni sulla qualità dell'aria e sul clima
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Gli idroperossidi sono forti ossidanti che hanno un'influenza significativa sui processi chimici dell'atmosfera. Ora, un team di ricerca internazionale che coinvolge il Leibniz Institute for Tropospheric Research (TROPOS) ha dimostrato che queste sostanze si formano anche a partire da α chetoacidi come l'acido piruvico nelle nuvole, nella pioggia e negli aerosol d'acqua quando sono esposti alla luce solare. Queste reazioni potrebbero essere responsabili del 5-15% del perossido di idrogeno atmosferico (H₂O₂) osservato in fase acquosa.
Ciò significa che la fotolisi degli α-chetoacidi è stata identificata come un'altra importante fonte di ossidanti atmosferici, scrivono i ricercatori su Science Advances, la rivista ad accesso libero della rinomata rivista scientifica SCIENCE. Poiché questi processi di ossidazione influenzano sia la formazione che la degradazione delle particelle e degli inquinanti atmosferici, il percorso di reazione appena scoperto è di grande importanza per la qualità dell'aria e le previsioni climatiche.
La chiave di questa scoperta sono gli acidi α-cheto. Questi acidi carbossilici contengono un gruppo cheto aggiuntivo con un atomo di carbonio e un atomo di ossigeno a doppio legame. Gli α-chetoacidi entrano nell'atmosfera attraverso diverse reazioni a partire da una serie di gas precursori come l'isoprene, gli aromatici o l'acetilene, che possono essere biogenici o antropogenici - provenienti sia dalla vegetazione che dall'industria. Sono molto diffusi e svolgono un ruolo fondamentale per la vita sulla Terra, ad esempio nella biochimica del metabolismo degli aminoacidi nelle cellule. Tuttavia, la loro importanza per l'atmosfera e il clima globale è stata finora sottovalutata. Utilizzando tre acidi α-cheto (acido gliossilico, acido piruvico e acido 2-chetobutirrico), i ricercatori sono riusciti a dimostrare con esperimenti di laboratorio e calcoli su modelli che queste sostanze, insieme alla luce, sono coinvolte nella formazione di idroperossidi, che a loro volta producono perossido di idrogeno. Questi processi avvengono nella fase liquida atmosferica, ovvero nelle particelle contenenti acqua.
Lo studio ha coinvolto ricercatori dell'Accademia cinese delle scienze (Guangzhou), del Guangdong Technion - Israel Institute of Technology, del Weizmann Institute of Science, della Fudan University (Shanghai), dell'Università dell'Accademia cinese delle scienze (Pechino), della Kunming University of Science and Technology, dell'Università di Torino, dell'Università di Shandong (Qingdao) e dell'Istituto Leibniz per la ricerca troposferica (TROPOS). Tre esperti di processi fotochimici nei liquidi atmosferici hanno svolto un ruolo importante nella collaborazione: Sasho Gligorovski, che ha scritto la sua tesi di dottorato al TROPOS di Lipsia 20 anni fa, poi ha condotto ricerche in Francia, è diventato professore all'Istituto di Geochimica di Guangzhou dell'Accademia delle Scienze cinese e dal 2025 conduce ricerche presso la joint venture cinese-israeliana Guangdong Technion - Israel Institute of Technology (GTIIT). Davide Vione, che lavora come professore all'Università di Torino. Il Prof. Hartmut Herrmann, che dal 1998 svolge attività di ricerca sul sistema multifase troposferico presso TROPOS e l'Università di Lipsia, dal 2018 presso la Shandong University e dal 2019 presso la Fudan University di Shanghai.
Il dipartimento di chimica atmosferica del TROPOS di Lipsia ha utilizzato i dati di laboratorio di Shanghai e Torino nel suo modello di fase liquida CAPRAM (Chemical Aqueous Phase Radical Mechanism) per valutare gli effetti atmosferici dei risultati di laboratorio e fare proiezioni. Il modello CAPRAM è stato perfezionato nel corso di molti anni di lavoro al punto da poter mappare catene di reazioni molto complesse, e queste nuove scoperte sono state ora incorporate come nuovi canali di feedback.
"Questo lavoro fornisce il primo quadro quantitativo per la formazione di idroperossidi dagli α chetoacidi e chiarisce le dipendenze dal pH e dalla concentrazione che sono cruciali per i modelli atmosferici. Grazie alla cooperazione internazionale, siamo riusciti a trovare un altro pezzo del puzzle nel campo estremamente complesso della chimica atmosferica multifase", spiega il Prof. Hartmut Herrmann del TROPOS e dell'Università di Shandong Qingdao.
Lo studio ora pubblicato fornisce approcci iniziali, ma evidenzia anche lacune nelle conoscenze: ad esempio, mancano misurazioni sistematiche sul campo delle concentrazioni di α-chetoacidi negli aerosol e nell'acqua delle nubi in ambienti diversi, necessarie per incorporare questi meccanismi nei modelli climatici. Tali studi aiuterebbero a stimare meglio il bilancio globale degli idroperossidi nell'atmosfera e il loro ruolo nella formazione delle particelle in fase acquosa e nella produzione di solfati.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
Pubblicazione 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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