Smog – nebezpečný, neznámý

• | Tisk |

Podrobnosti

Vytvořeno 27. květen 2010

Napsal Tisková zpráva

V práci nedávno publikované v prestižním mezinárodním vědeckém časopise PNAS přichází mezinárodní tým vědců (z Kalifornské univerzity v Irvine, Ohioské státní univerzity v Columbusu a Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR) s novým „vylepšeným“ modelem částic mořského aerosolu.

Drobné částečky hýbají celým klimatem i naším zdravím

Aerosoly, tvořené kapalnými nebo pevnými částicemi o velikosti 0.01 – 100 mikrometrů rozptýlenými ve vzduchu, se významně podílejí na důležitých atmosférických dějích, jako je tvorba oblačnosti, vznik srážek a rozptyl slunečního záření, a jejich prostřednictvím mají vliv na zemské klima. Mají také značný dopad na životní prostředí a zdraví člověka.

Aerosolové částice jednak často obsahují adsorbované toxické či karcinogenní látky, na jejich povrchu navíc dochází k celé řadě chemických reakcí, při nichž se do ovzduší uvolňují nejrůznější škodliviny. Vzhledem ke komplexnímu a proměnlivému složení aerosolových částic a jejich mikroskopickým rozměrům je jejich studium stále poměrně obtížné.

Zemská atmosféra je nesmírně komplikovaný systém, ve kterém dochází k obrovskému množství vzájemně propojených fyzikálních a chemických procesů. Cílem výzkumu atmosférických chemiků je porozumět klíčovým procesům na molekulární úrovni, a soustavně tak zpřesňovat modely používané k předpovídání počasí, kvality ovzduší a klimatických změn.

Mikroskopické kapičky mořského aerosolu, obsahující rozpuštěné ionty chloridu sodného a dalších solí, vznikají při lámání vln na pobřeží. Chemickými reakcemi, a to zvláště ve znečištěných oblastech, kde se v ovzduší vyskytuje hodně přízemního ozonu a volných radikálů, se z těchto kapiček uvolňují molekuly chlóru (viz obrázek). Ty následně reagují s dalšími složkami smogu, a v konečném důsledku může docházet ke zvyšování koncentrace přízemního ozonu a vzniku mnoha jiných škodlivých sloučenin.

Tyto děje přitom nejsou omezeny jen na pobřežní oblasti, protože vítr přenáší mořské aerosoly hluboko do vnitrozemí.

Jako model mořského aerosolu se v experimentech i počítačových simulacích často používá pouze roztok chloridu sodného (NaCl). V mořské vodě jsou ale přítomny i další ionty, a ty se mohou navzájem ovlivňovat.

Mimořádná úloha hořčíku

V této práci se vědci zaměřili na dvojnásobně nabité kationty hořčíku Mg2+ a prokázali jejich značný vliv na strukturu povrchové vrstvy solného roztoku.

Ačkoli jsou kationty Mg2+ v mořské vodě zastoupeny výrazně méně než kationty sodíku Na+, tato práce ukazuje, že k přesnému popisu reaktivity mořských aerosolů je třeba vzít přítomnost hořečnatých kationtů v úvahu.  Dosavadní modely je však pomíjely.

Vědci na základě studia roztoků chloridu hořečnatého pomocí spektroskopie a počítačových simulací ukázali, že zvláštní chování kationtů hořčíku Mg2+ ve vodě ovlivňuje výskyt chloridových aniontů Cl- na povrchu roztoku, a může tak zvyšovat reaktivitu slaných mořských aerosolů rozptýlených v zemské atmosféře.

Zlepšena přesnost počítačových modelů

 „Řada významných procesů v atmosféře se odehrává na povrchu aerosolových částic. Chemické reakce, k nimž dochází na rozhraní mezi plynnou a kapalnou fází, je ovšem značně obtížné měřit a kvantifikovat, proto se při jejich zkoumání kromě experimentů významně uplatňují i naše počítačové modely a simulace,“ říká Dr. Martina Roeselová.

Dr. Martina Roeselová ze skupiny Doc. Pavla Jungwirtha na ÚOCHB AVČR se již řadu let zabývá počítačovými simulacemi atmosféricky významných molekulárních systémů. Oba vědci jsou členy mezinárodního týmu Institutu environmentálních molekulárních věd (AirUCI) se sídlem na Kalifornské univerzitě v Irvine a podílejí se na výzkumu atmosférické chemie aerosolů.

Jak je vidět, tyto okem nepostřehnutelné procesy mohou významně ovlivnit nejen životní prostředí, ale i naše zdraví. Přesnější počítačové modely nám pak mohou pomoci odhadovat jejich možné důsledky.

Citovaná práce: N.N. Casillas-Ituarte, K.M. Callahan, C.Y. Tang, X. Chen, M. Roeselová, D.J. Tobias, H.C. Allen Surface organization of aqueous MgCl2 and application to atmospheric marine aerosol chemistry. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010, 107(15), 6616-6621