De nouvelles recherches ont montré qu’un fort champ électrique à la surface entre les gouttelettes d’eau en suspension dans l’air et l’air ambiant peut créer de l’hydroxyde (OH) par un mécanisme jusque-là inconnu. Cette découverte devrait remodeler la compréhension scientifique de la façon dont l’atmosphère est nettoyée des polluants et des gaz à effet de serre. Auparavant, les chercheurs pensaient que la lumière du soleil était le principal moteur de la formation d’OH. Les résultats pourraient modifier considérablement les modèles de pollution de l’air, car l’OH joue un rôle important dans l’oxydation des hydrocarbures et l’élimination des produits chimiques nocifs de l’atmosphère. La prochaine étape consistera à mener des expériences dans l’atmosphère réelle dans différentes parties du monde.
Le chimiste de l’UC Irvine a aidé à faire la lumière sur la formation d’une molécule purifiant l’air.
Los investigadores han descubierto un nuevo mecanismo que crea hidróxido (OH) a través de un fuerte campo eléctrico en la superficie entre las gotas de agua en el aire y el aire circundante, lo que puede ayudar a la atmósfera a limpiarse de contaminantes y gases de effet de serre. Cette découverte remet en question les croyances antérieures et pourrait modifier considérablement les modèles de pollution atmosphérique.
Les activités humaines émettent de nombreux types de polluants dans l’air, et sans une molécule appelée hydroxyde (OH), bon nombre de ces polluants continueraient de s’accumuler dans l’atmosphère.
La façon dont OH lui-même se forme dans l’atmosphère était considérée comme une histoire entière, mais dans une nouvelle recherche publiée le 3 avril dans Actes de l’Académie nationale des sciencesUne équipe de recherche comprenant Sergey Nizkorodov, professeur de chimie à l’Université de Californie à Irvine, rapporte qu’un fort champ électrique qui existe à la surface entre les gouttelettes d’eau en suspension dans l’air et l’air ambiant peut créer de l’OH par un mécanisme jusque-là inconnu.
C’est une découverte qui changera la façon dont les scientifiques comprennent comment l’air est nettoyé de choses comme les polluants émis par l’homme et les gaz à effet de serre, avec lesquels l’OH peut réagir et les éliminer. “OH est nécessaire pour oxyder les hydrocarbures, sinon ils s’accumuleraient indéfiniment dans l’atmosphère”, a déclaré Nizkorodov.
« OH est un acteur clé de l’histoire de la chimie atmosphérique. Il déclenche des réactions qui décomposent les polluants dans l’air et aide à éliminer les produits chimiques nocifs comme le dioxyde de soufre et l’oxyde nitrique, qui sont des gaz toxiques, de l’atmosphère », a déclaré Christian George, chimiste atmosphérique à l’Université de Lyon en France et auteur principal. de la nouvelle étude. “Par conséquent, avoir une compréhension complète de ses sources et de ses puits est essentiel pour comprendre et atténuer la pollution de l’air.”
Auparavant, les chercheurs supposaient que la lumière du soleil était le principal moteur de la formation d’OH.
“La sagesse conventionnelle est que vous devez fabriquer OH par photochimie ou chimie redox. Vous devez avoir la lumière du soleil ou des métaux qui agissent comme catalyseurs », a déclaré Nizkorodov. « Ce que ce document dit essentiellement, c’est que vous n’avez besoin de rien de tout cela. Dans l’eau pure, OH peut être créé spontanément par des conditions particulières à la surface des gouttelettes.
Sergey Nizkorodov, professeur de chimie à l’UCI (à gauche), et le chimiste de l’atmosphère Christian George du Centre national de la recherche scientifique de l’Université de Lyon, France, ont mené un projet visant à mieux comprendre comment les molécules d’hydroxyde aident à nettoyer l’atmosphère humaine. les polluants émis et les gaz à effet de serre. Crédit : UCI
L’équipe s’est appuyée sur les recherches menées par des scientifiques de l’Université de Stanford dirigées par Richard Zare qui ont signalé la formation spontanée de peroxyde d’hydrogène à la surface des gouttelettes d’eau. Les nouvelles découvertes aident à interpréter les résultats inattendus du groupe Zare.
L’équipe a mesuré les concentrations d’OH dans différents flacons, certains contenant une surface d’air et d’eau et d’autres ne contenant que de l’eau sans air, et a suivi la production d’OH dans l’obscurité en incluant une molécule “sonde” dans les flacons qui devient fluorescente lorsqu’elle réagit avec OH.
Ce qu’ils ont vu, c’est que les taux de production d’OH dans l’obscurité reflètent ceux et dépassent même les taux de conducteurs tels que l’exposition au soleil. “Suffisamment d’OH sera créé pour concurrencer d’autres sources connues d’OH”, a déclaré Nizkorodov. “La nuit, quand il n’y a pas de photochimie, OH est toujours produit, et il est produit à un rythme plus élevé qu’il ne le ferait autrement.”
Les résultats, a rapporté Nizkorodov, modifient la compréhension des sources d’OH, ce qui changera la façon dont d’autres chercheurs construisent des modèles informatiques qui tentent de prévoir comment se produit la pollution de l’air.
“Cela pourrait modifier de manière assez significative les schémas de pollution de l’air”, a déclaré Nizkorodov. “L’OH est un oxydant majeur dans les gouttelettes d’eau et l’hypothèse principale dans les modèles est que l’OH provient de l’air, et non produit directement dans la gouttelette.”
Pour déterminer si ce nouveau mécanisme de production d’OH joue un rôle, Nizkorodov pense que la prochaine étape consiste à mener des expériences soigneusement conçues dans l’atmosphère réelle dans différentes parties du monde.
Mais d’abord, l’équipe espère que les résultats feront sensation dans la communauté des chercheurs atmosphériques.
“Beaucoup de gens liront ceci, mais au début ils n’y croiront pas et essaieront de le reproduire ou de faire des expériences pour montrer que ce n’est pas correct”, a déclaré Nizkorodov. “Il y aura sûrement de nombreuses expériences de laboratoire qui suivront cela.”
Il a ajouté que l’UCI est un lieu privilégié pour que cette science continue de se produire, car d’autres laboratoires de l’UCI, comme celui d’Ann Marie Carlton, professeur de chimie, concentrent leurs efforts sur le rôle joué par les gouttelettes d’eau dans l’atmosphère.
Référence : “Spontaneous Dark Formation of OH Radicals at the Interface of Aqueous Atmospheric Droplets” par Kangwei Li, Yunlong Guo, Sergey A. Nizkorodov, Yinon Rudich, Maria Angelaki, Xinke Wang, Taicheng An, Sebastien Perrier et Christian George, 3 janvier avril 2023, Actes de l’Académie nationale des sciences.
DOI : 10.1073/pnas.2220228120
Ce projet, qui a été financé par le Conseil européen de la recherche, a impliqué des chercheurs de l’Université Claude Bernard en France, de l’Université de technologie du Guangdong en Chine et de l’Institut Weizmann en Israël.
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