Исследователи обнаружили ключевую реакцию, влияющую на рост потенциально опасных частиц в атмосфере

Ученые из Университета Пенсильвании в сотрудничестве с международной командой выявили новый фактор, влияющий на образование атмосферных аэрозолей. Их анализ, опубликованный в Proceedings of the National Academy of Sciences, показал, что такие спирты, как метанол, могут снижать образование частиц, потребляя один из ключевых ингредиентов этого процесса — триоксид серы (SO₃).

Эти частицы, известные как PM10 и PM2.5 (размером от 2.5 до 10 микрометров), могут вдыхаться и наносить вред здоровью, способствуя также образованию смога и влияя на свойства облаков. SO₃, образующийся, например, при сжигании ископаемого топлива, в реакции с водой образует серную кислоту — важнейший «зародыш» для роста частиц в атмосфере. Ранее спирты считались малозначимыми из-за слабого взаимодействия с другими молекулами, но вычислительное моделирование показало, что в условиях высокой концентрации SO₃ может реагировать с метанолом, образуя метилгидросульфат (MHS).

«Изначально мы думали, что эта реакция будет способствовать образованию частиц, так как преобразует спирты в более "липкие" соединения. Но это не так. Это самая интересная часть. Спирты потребляют или конкурируют за SO₃, поэтому его меньше доступно для образования серной кислоты», — объясняет соавтор работы Цзе Чжун. Более того, оказалось, что продукт реакции, MHS, может катализировать собственное образование. Этот механизм может играть особенно значительную роль в сухих и загрязненных условиях, где мало молекул воды.

Новое понимание может улучшить точность моделей, прогнозирующих загрязнение воздуха, погоду и климат. «Эти модели не были очень точными, и теперь мы знаем, что они не учитывали этот ранее нераспознанный механизм», — отмечает Чжун. В то же время исследователи подчеркивают необходимость баланса, поскольку MHS также связывают с негативным воздействием на здоровье. Следующим шагом команды станет изучение влияния холодных условий, включая снег и лед, на образование новых частиц.