Автор: Ученые утверждают, что в атмосфере Земли обнаружен совершенно новый вид «высокореактивного» химического вещества, которое может вызывать респираторные и сердечные заболевания и способствовать глобальному потеплению. Речь идет о диоксидах, веществах, содержащих три атома кислорода.
Триоксиды — даже более реакционноспособны, чем пероксиды, которые имеют два атома кислорода, присоединенных друг к другу, что делает их высокореактивными и часто легковоспламеняющимися и даже взрывоопасными.
На это указывают ученые Университета Копенгагена, проводившие исследования атмосферы Земли.
Известно, что пероксиды существуют в окружающем нас воздухе, и было предсказано, что триоксиды, вероятно, также присутствуют в атмосфере, но до сих пор это никогда не было однозначно доказано.
«Увы, мы это доказали», — утверждает профессор Хенрик Грум Кьергаард с химического факультета копенгагенского Университета.
«Тип соединений, которые мы обнаружили, уникален по своей структуре. И поскольку они чрезвычайно окислительны, то подвержены множеству эффектов, которые нам еще предстоит раскрыть».
Обнаруженные специфические триоксиды, называемые гидротриоксидами (ROOOH), представляют собой совершенно новый класс химических соединений.
Когда химические соединения окисляются в атмосфере, они часто вступают в реакцию с радикалами группы OH, обычно образуя новый радикал.
В свою очередь, полученный радикал вступает в реакцию с кислородом, образуя третий радикал, называемый пероксидом (ROO), который, в свою очередь, может вступать в реакцию с радикалом группы OH, образуя таким образом гидротриоксиды (ROOOOH). Реакция: ROO + OH → ROOOH
В лабораторных экспериментах с использованием проточной трубки со свободной струей при комнатной температуре и давлении воздуха 1 бар, в сочетании с очень чувствительными масс-спектрометрами – исследователи продемонстрировали, что гидротриоксиды образуются при разложении в атмосфере нескольких известных и широко выделяемых веществ, включая изопрен и диметилсульфид.
Изопрен является одним из наиболее часто выбрасываемых в атмосферу органических соединений. Он вырабатывается многими растениями и животными, а его полимеры являются основным компонентом натурального каучука.
Исследование показывает, что примерно один процент всего высвобождаемого изопрена превращается в гидротриоксиды.
Беда в том, что почти все химические соединения будут образовывать гидротриоксиды в атмосфере. И хотя продолжительность их жизни колеблется от минут до часов, они достаточно стабильны, чтобы вступать в реакцию со многими другими атмосферными соединениями.
По оценкам исследователей, концентрация гидротриоксидов в атмосфере составляет примерно 10 миллионов на кубический сантиметр.
Для сравнения, радикалы OH (один из наиболее важных окислителей в атмосфере) обнаруживаются в концентрациях около одного миллиона на кубический сантиметр.
«Прямые наблюдения свидетельствуют, что эти соединения действительно образуются в атмосфере, что они удивительно стабильны и что они образуются почти из всех химических соединений», — указывает Цзин Чен, аспирант химического факультета и второй автор исследования.
«Теперь не должно быть места домыслам».
Исследовательская группа утверждает, что гидротриоксиды, вероятно, способны проникать в мельчайшие частицы, находящиеся в воздухе, известные как аэрозоли, которые представляют опасность для здоровья и могут привести к респираторным и сердечно-сосудистым заболеваниям.
«Скорее всего, они попадут в аэрозоли, где будут образовывать новые соединения с новыми эффектами», — уверен профессор Кьергаард.
«Легко представить, что в аэрозолях образуются новые вещества, которые вредны при вдыхании. Но для устранения этих потенциальных последствий для здоровья необходимы дальнейшие исследования».
По мнению исследователей, существует также высокая вероятность того, что гидротриоксиды влияют на количество образующихся аэрозолей, что, в свою очередь, оказывает влияние на климат.
«Поскольку солнечный свет одновременно отражается и поглощается аэрозолями, это влияет на тепловой баланс Земли, то есть на соотношение солнечного света, который Земля поглощает и отправляет обратно в космос», – пояснил соавтор и доктор философии. студентка Ева Р. Кьергаард.
«Когда аэрозоли поглощают вещества, они расширяются и способствуют образованию облаков, что также влияет на климат Земли».
Исследователи надеются, что открытие гидротриоксидов поможет ученым узнать больше о влиянии химических веществ, которые мы выделяем.
«Большая часть человеческой деятельности приводит к выбросу химических веществ в атмосферу», — отмечает соавтор и постдок Кристан Х. Меллер.
«Итак, знание реакций, которые определяют химический состав атмосферы, важно, если мы хотим иметь возможность предсказать, как наши действия повлияют на атмосферу в будущем».
Профессор Кьергаард добавил: Эти соединения всегда были рядом – мы просто не знали о них. Но тот факт, что теперь у нас есть доказательства того, что соединения образуются и живут в течение определенного периода времени, означает, что можно более целенаправленно изучать их действие и реагировать, если они окажутся опасными.
Вместо неутешительных выводов, хотелось бы попросить ученых указать квадратных миллиметр хоть чего-то, что не несло бы угрозы человеку.