Wissenschaftler haben entdeckt, dass Feuchtigkeit ausreicht, um selbst im Dunkeln die Oxidation organischer Aerosole in der Atmosphäre auszulösen. Diese Umwandlung beschleunigt deren Alterung und könnte unser Verständnis von Klima und Luftverschmutzung grundlegend verändern, insbesondere nachts.
Organische Aerosole, Schwebeteilchen in der Luft aus Vegetation, Verbrennung oder chemischen Produkten, spielen eine Schlüsselrolle bei der Luftqualität, der Wolkenbildung und dem Klima. Es ist allgemein anerkannt, dass Licht die Oxidation dieser Aerosole durch hochreaktive Oxidationsmittel wie Ozon oder Hydroxylradikale (OH) aktiviert.
Diese Reaktionen müssen in Klimavorhersagemodellen berücksichtigt werden. Eine aktuelle Studie enthüllt ein neues Szenario, nach dem diese "Alterung" der Aerosole auch nachts bei Feuchtigkeit und Sauerstoff weitergeht.
Um dieses Phänomen zu demonstrieren, hat ein internationales Wissenschaftlerteam des Instituts für Katalyse- und Umweltforschung in Lyon (CNRS/Universität Claude Bernard Lyon 1) und der Universität Toronto in Kanada gängige atmosphärische Aerosole mit organischen Säuren (Zitronensäure, Maleinsäure, Aconitsäure) im Labor nachgebildet.
Diese Partikel, die in einem geschlossenen, vollständig lichtundurchlässigen Reaktor mit kontrollierter Atmosphäre verschiedenen Feuchtigkeitsgraden ausgesetzt wurden, verändern sich sogar ohne Licht. Feuchtigkeit allein löst die spontane Produktion von OH-Radikalen an der Partikeloberfläche aus, die dann die Oxidation starten. Je feuchter die Luft und je kleiner die Partikel sind, desto effizienter ist die Reaktion.
Die Anwesenheit von Sauerstoff bleibt entscheidend: ohne O₂ schwächt sich die Reaktion erheblich ab. Theoretische Berechnungen zeigen, dass diese Oxidationsprozesse thermodynamisch begünstigt sind und dass sie sehr schnell ablaufen können, selbst unter realistischen atmosphärischen Bedingungen.
Dieses bisher unbekannte Phänomen könnte erhebliche Auswirkungen auf unser Verständnis der Aerosolalterung haben. Tatsächlich könnte in Gebieten mit geringer Luftverschmutzung und niedriger OH-Konzentration diese grenzflächeninduzierte Oxidation zum Hauptantrieb für die Umwandlung organischer Partikel werden.
Die in der Zeitschrift
Science Advances veröffentlichte Studie muss in globalen atmosphärischen Modellen berücksichtigt werden, ebenso wie andere photoinduzierte Abbauprozesse, um die Auswirkungen der atmosphärischen Chemie auf Klima und Luftqualität besser bewerten zu können.
Quelle: CNRS INC