L’enigma degli aerosol: nuove scoperte potrebbero cambiare per sempre la qualità dell’aria - METEO GIORNALE: primo sito meteo italiano di Previsioni Meteo
La scoperta dei catalizzatori nella formazione degli aerosol
Un gruppo internazionale di ricercatori ha documentato per la prima volta in modo chiaro l’esistenza di catalizzatori da tempo ipotizzati e coinvolti nella formazione degli aerosol. La troposfera, che contiene l’85% dell’atmosfera terrestre, è stata oggetto di studi approfonditi per colmare le lacune esistenti riguardo ai processi chimici che ne alterano la composizione.
Un aspetto particolarmente rilevante, ma fino ad ora poco compreso, è la formazione e la diffusione degli aerosol organici secondari (SOA), che influenzano l’equilibrio radiativo del pianeta, la qualità dell’aria e la salute umana. Grazie alle scoperte di un team internazionale guidato dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE), dai Sandia National Laboratories e dal Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA, queste lacune stanno iniziando a essere colmate.
I risultati della ricerca sono stati pubblicati su Nature Geosciences.
La ricerca sui Criegee intermedi
Il team si è concentrato su una classe di composti noti come intermedi di Criegee (CI), sospettati di svolgere un ruolo cruciale nella formazione degli SOA attraverso un processo chiamato oligomerizzazione. Fino ad ora, però, nessuno era mai riuscito a identificare direttamente le firme chimiche di questo processo sul campo.
Utilizzando metodi avanzati per rilevare molecole in fase gassosa e aerosol nell’atmosfera, il team ha effettuato misurazioni sul campo nella foresta pluviale amazzonica, una delle aree più cruciali per gli SOA sulla Terra. Qui, hanno trovato prove chiare consistenti con le reazioni di un composto intermedio di Criegee contenente carbonio, idrogeno e ossigeno (CH2OO).
“Questa scoperta è estremamente significativa perché siamo stati in grado di fare collegamenti diretti tra ciò che abbiamo effettivamente osservato sul campo, ciò che anticipavamo stesse accadendo con l’oligomerizzazione dei CI, e ciò che siamo stati in grado di caratterizzare in laboratorio e determinare teoricamente,” ha spiegato Rebecca L. Caravan, chimica assistente presso Argonne e prima autrice dello studio.
Metodi avanzati e scoperte significative
“Oltre alle misurazioni sul campo, siamo stati in grado di impiegare i metodi sperimentali più avanzati per caratterizzare direttamente le reazioni dei Criegee intermedi. Abbiamo utilizzato la cinetica teorica più avanzata per prevedere reazioni che non possiamo misurare direttamente. E abbiamo sfruttato la modellazione chimica globale più avanzata per valutare gli effetti che ci aspettavamo avesse l’oligomerizzazione nella troposfera sulla base di quella cinetica,” ha detto Craig A. Taatjes, chimico della combustione presso Sandia.
Questa combinazione di componenti ha prodotto alcune scoperte di fondamentale importanza.
“Primo, abbiamo scoperto che la chimica dei CI potrebbe svolgere un ruolo più grande nell’alterare la composizione della troposfera rispetto a quanto attualmente considerato dai modelli atmosferici – probabilmente di un ordine di grandezza,” ha detto Carl Percival, ricercatore presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA. “Secondo, la modellazione aggiornata che abbiamo eseguito sulla base del nostro lavoro ha prodotto solo una frazione delle firme di oligomerizzazione che abbiamo osservato sul campo.”
Questo potrebbe significare che la chimica dei CI potrebbe guidare ancora più trasformazioni all’interno della troposfera, o che altri meccanismi chimici ancora non identificati sono all’opera.
“Abbiamo ancora molto lavoro da fare per definire completamente il ruolo delle reazioni dei CI nella troposfera,” ha concluso Caravan. “Ma questi risultati ampliano significativamente la nostra comprensione di un percorso potenzialmente significativo per la formazione degli SOA nel strato più importante dell’atmosfera terrestre.”
Il finanziamento per il lavoro svolto presso Argonne e Sandia è stato fornito dal programma DOE’s Office of Science Basic Energy Sciences e dalla National Nuclear Security Administration. La ricerca svolta presso il Jet Propulsion Laboratory è stata finanziata dalla NASA.
