Катализатор для чистого воздуха тропических лесов
Устойчивая способность атмосферы к самоочищению обусловлена постоянным воспроизводством её очищающего агента. Учёные из Института химии имени Макса Планка в Майнце выяснили, как именно происходит рециклинг гидроксильных радикалов (OH), которые разрушают органические соединения в воздухе. Согласно их выводам, эти реактивные молекулы могут образовываться при распаде изопрена. Это вещество выделяется растениями в атмосферу и до сих пор было известно лишь как потребитель OH-радикалов в процессе химического очищения. Однако выяснилось, что при низких концентрациях гидроксила производится больше очищающего агента, чем расходуется. Таким образом, изопрен действует как своего рода буфер, способный смягчать рост концентрации парниковых газов и других загрязнителей воздуха.
Важнейшими очищающими агентами в атмосфере являются гидроксильные радикалы, окисляющие летучие органические соединения, такие как метан и изопрен. Измерения концентраций OH над тропическими лесами указывали на их рециклинг после выполнения "очистительной" функции, что объясняет относительную стабильность самоочищающей способности атмосферы. Исследователи из Майнца прояснили, как определённый механизм рециклинга OH влияет на их баланс, и ключевую роль в этом играет изопрен. Растительность производит около 500 миллионов тонн изопрена в год, в основном в тропических лесах днём.
«Мы обнаружили, что система многогранна: окисление изопрена способствует как уменьшению, так и образованию OH-радикалов, то есть оно одновременно поддерживает и ограничивает себя», — пояснил ведущий автор исследования Доменико Тараборрелли. Эффективность рециклинга зависит от количества OH: если концентрация высока, рециклится мало; если низка — производится много. Этот буферный эффект объясняет, почему над тропическими лесами измеряются гораздо более высокие концентрации гидроксила, чем предсказывали модели.
«Для взаимодействия между биосферой и атмосферой буферизация количества OH-радикалов очень важна, поскольку она даёт крупным лесным массивам возможность поддерживать свою самоочищающую способность», — отметил Тараборрелли. Учёные полагают, что летучие органические соединения антропогенного происхождения могут буферировать атмосферу аналогично изопрену.
«Наши результаты также указывают, что увеличение выбросов изопрена, которое мы ожидаем из-за глобального потепления, не усилит климатический эффект», — заключил директор института Йос Леливелд. — «Это показывает, что природные экосистемы и их атмосферная среда лучше сбалансированы, чем мы предполагали». Исследователи планируют изучить, как самоочищающая способность атмосферы реагирует на возмущения, такие как внезапные выбросы метана из вечной мерзлоты.