Сочетание запаха сосны и озона как супер-источник выбросов частиц

Ученые выяснили, почему хвойные леса выбрасывают в атмосферу так много мелких частиц. Аэрозольные частицы образуются особенно обильно, когда α-пинен — молекула, ответственная за характерный запах сосен, — вступает в реакцию с атмосферным озоном.

Атмосферные аэрозольные частицы влияют на климат Земли, способствуя образованию облаков, но одновременно загрязняют воздух, повышая смертность. Значительная доля этих частиц образуется при окислении углеводородов, выделяемых деревьями и другими растениями. Один из ключевых углеводородов — это α-пинен.

Исследовательские группы из Университета Тампере, Хельсинкского университета и Вашингтонского университета (США) установили механизмы превращения α-пинена в продукты, ведущие к образованию аэрозоля. Проблему удалось решить, комбинируя квантово-механическое моделирование и целевые масс-спектрометрические эксперименты.

Ключевым фактором, не учтенным в предыдущих работах, оказалась огромная избыточная энергия, выделяющаяся при начальной реакции озона с молекулой α-пинена. Эта энергия разрывает определенные химические связи внутри молекулы, что позволяет продуктам, формирующим аэрозоль, образовываться менее чем за секунду. В противном случае этот процесс был бы крайне медленным.

Это открытие крайне важно для науки об аэрозолях, так как оно, наконец, позволяет связать теорию и наблюдения в области образования аэрозолей из углеводородов, выделяемых деревьями. Исследование также предоставляет методологическую основу для изучения других реакций, где избыточная энергия может открывать новые пути химических превращений.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.