[10/08/2012] News
Scoperto un nuovo composto atmosferico legato ai cambiamenti climatici e pericoloso per la salute umana
Nature ha pubblicato lo studio "A new atmospherically relevant oxidant of sulphur dioxide" nel quale un team di ricercatori finlandesi, tedeschi e statunitensi rivelano la presenza in atmosfera di un nuovo composto climalterante. Il team internazionale di scienziati sottolinea che «l'ossidazione atmosferica è un fenomeno chiave che collega la chimica atmosferica ad una sfida a livello globale sui problemi ambientali, quali il cambiamento climatico, la perdita di ozono stratosferico, l'acidificazione dei suoli e delle acquee gli effetti sulla salute della qualità dell'aria. L'ozono, l'ossidrile radicale e il nitrato radicale sono generalmente considerati gli ossidanti dominanti che avviano la rimozione di tracce di gas, compresi gli inquinanti, dall'atmosfera».
Lo studio presenta le osservazioni atmosferiche in una regione della foresta boreale in Finlandia, implementate da esperimenti di laboratorio e considerazioni teoriche, che hanno permesso di «Identificare un altro composto, probabilmente uno "stabilized Criegee intermediate" (un ossido di carbonile con due radicali liberi siti) o un suo derivato, che ha una significativa capacità di ossidare l'anidride solforosa e potenzialmente altri gas in traccia. Questo composto probabilmente aumenta la reattività dell'atmosfera, in particolare per quanto riguarda la produzione di acido solforico, e conseguentemente la formazione di aerosol atmosferico. I risultati suggeriscono che questo nuovo rilevante itinerario di ossidazione atmosferica abbia una relativa importanza nell'ossidazione dell'idrossile radicale, almeno a moderate concentrazioni di tale radicale. Abbiamo anche trovato che la ossidazione chimica di questo composto sembra essere strettamente legata alla presenza di alcheni di origine biogenica».
Il team di ricerca guidato dall'Università del Colorado Boulder e dell'università di Helsinki ha quindi scoperto nell'atmosfera terrestre un nuovo e sorprendente composto chimico che reagisce con il biossido di zolfo e forma acido solforico, noto per avere un impatto significativo sul clima e sulla salute. Il leader della ricerca, Roy "Lee" Mauldin III, del dipartimento atmospheric and oceanic sciences dell'università del Colorado, spiega che «Il nuovo composto, un tipo di ossido di carbonile, è formato dalla reazione di ozono con gli alcheni, che sono una famiglia di idrocarburi che provengono sia da fonti naturali che artificiali. I grafici dello studio mostrano un sentiero chimico sconosciuto per la formazione di acido solforico, che può comportare sia un aumento delle piogge acide che la formazione di nubi, nonché effetti respiratori negativi per gli esseri umani. Abbiamo scoperto un nuovo rilevante e importante, ossidante atmosferico. L'acido solforico gioca un ruolo essenziale in terrestre, dagli impatti ecologici di precipitazione dell'acido alla formazione di nuove particelle di aerosol, che hanno significativi effetti climatici e per la salute. I nostri risultati dimostrano una connessione osservata di recente tra la biosfera e la chimica atmosferica. Di solito la formazione di acido solforico nell'atmosfera avviene attraverso la reazione tra l' ossidrile radicale OH, che consiste di un atomo di idrogeno e in un atomo di ossigeno con elettroni spaiati che lo rendono altamente reattivo, e biossido di zolfo, detto. Il trigger per le reazioni per la produzione di acido solforico è la luce del sole, che agisce come un "match" per innescare il processo chimico».
Mauldin sospettava già che fossero in atto altri processi quando hanno iniziato il rilevamento notturno di acido solforico nei boschi in Finlandia, quando il sole non era presente per catalizzare la reazione: «Ci sono stati un certo numero di casi in cui abbiamo rilevato l'acido solforico e mi chiedevo dove veniva». Il suo team ha combinato l'ozono, onnipresente nell'atmosfera, con l'anidride solforosa e vari alcheni in uno ed ha analizzato i gas con uno spettrometro di massa collegato ad un "flow tube" con un "tubo di flusso", utilizzato per aggiungere gas. «Improvvisamente abbiamo visto enormi quantità di acido solforico in formazione» - dice Mauldin. Ma i ricercatori volevano essere sicuri che l' ossidrile radicale OH non stesse reagendo con il biossido di zolfo per produrre acido solforico, quindi hanno aggiunto uno composto "scavenger" do OH per rimuoverne eventuali tracce. Poi uno dei ricercatori ha sostenuto i "broken tree branches" del flow tube esponendoli idrocarburi noti come l'isoprene e alfa-pinene, dei tipi di alcheni che si trovano comunemente negli alberi e che danno il fresco profumo di pino.
«Si trattava solo di un semplice test - sottolinea Mauldin - Ma i livelli di acido solforico sono schizzati alle stelle. Ci siamo resi conto che era qualcosa che nessuno aveva mai visto prima. Il percorso del nuovo prodotto chimico per la formazione di acido solforico è di interesse per i ricercatori sui cambiamenti climatici perché la stragrande maggioranza dell'anidride solforosa è prodotta dalla combustione di combustibili fossili presso le centrali elettriche. Dato che in futuro si prevede un aumento a livello globale delle emissioni di anidride solforosa, il precursore dell' acido solforico, questo nuovo percorso interesserà il ciclo atmosferico dello zolfo. .
Secondo l'Environmental protection agency Usa, oltre il 90% delle emissioni di biossido di zolfo sono dovute alla combustione di combustibili fossili nelle entrali elettriche ed in altri impianti industriali. Altre fonti di zolfo comprendono i vulcani e persino fitoplancton oceanico. E' noto da tempo che quando l'anidride solforosa reagisce con l'OH, produce acido solforico che può formare piogge acide, che sono nocive per la vita acquatica e terrestre del pianeta. Le particelle di acido solforico svolgono un ruolo essenziale nella formazione delle nuvole, che possono avere un effetto di raffreddamento sul clima. Le particelle più piccole vicino alla superficie del pianeta possono causare problemi respiratori negli esseri umani.
Mauldin conclude: «La recente scoperta dell'ossidante potrebbe aiutare a spiegare recenti studi che hanno mostrato che gran parte del sud degli Stati Uniti potrebbe essersi leggermente raffreddata nel corso del secolo passato. Il particolato di acido solforico sopra le foreste potrebbe aver formato più nubi rispetto alla norma, raffreddando la regione riflettendo la luce solare verso lo spazio».