Uno squilibrio tra le tendenze di due comuni inquinanti atmosferici sta innescando inaspettatamente la creazione di una classe di composti organici aerodispersi che di solito non si trovano nell'atmosfera delle aree urbane del Nord America, secondo un nuovo studio del Caltech.

Per decenni, gli sforzi per ridurre l'inquinamento atmosferico hanno portato a un'aria più pulita nelle città degli Stati Uniti come Los Angeles, con conseguenti miglioramenti della salute pubblica. Tali sforzi hanno preso di mira sia gli ossidi di azoto che gli idrocarburi. L'ossido nitrico è un composto di azoto e ossigeno emesso dai motori (soprattutto quelli alimentati a gasolio) e dalle centrali elettriche a carbone. Idrocarburi, nel frattempo, sono la famiglia di molecole formate dal concatenamento di idrogeno e carbonio. Queste molecole sono emesse da molte fonti tra cui auto a benzina, camion, solventi, detergenti utilizzati sia in ambito domestico che industriale, e persino alberi.

Un modo in cui i ricercatori seguono i tassi di variazione delle emissioni di ossido di azoto e di idrocarburi consiste nell'esaminare il rapporto tra i livelli di idrocarburi atmosferici non metanici e quelli di ossido di azoto (metano, un potente gas serra, è tracciato separatamente). Dal 1987 e 1997, quel rapporto è sceso di un fattore due.

I regolamenti volti a migliorare la qualità dell'aria nelle aree urbane come Los Angeles hanno compiuto rapidi progressi nella riduzione delle emissioni di ossido di azoto e idrocarburi. Poiché le vecchie auto sono state tolte dalla strada a favore di nuove auto più pulite e i camion diesel sono stati adattati o sostituiti, le emissioni di ossido nitrico sono diminuite rapidamente. Rispetto ai modelli del 1970, auto e camion nuovi producono circa il 99% in meno di inquinanti comuni, secondo l'Agenzia per la protezione dell'ambiente. Durante l'ultimo decennio, Per esempio, la quantità di ossido nitrico nell'aria di Los Angeles è diminuita della metà.

Le normative sull'inquinamento atmosferico hanno anche portato a riduzioni delle emissioni di idrocarburi, ma queste diminuzioni stanno rallentando. Gli idrocarburi provengono da una varietà di fonti, rendendo più difficile reprimerli. Per esempio, questi composti vengono rilasciati dai motori a due tempi utilizzati nei soffiatori di foglie e nei tosaerba, attrezzature che tendono a rimanere in servizio più a lungo delle auto e sono soggette a meno normative.

Il forte calo dei livelli di ossido nitrico rispetto al declino più lento degli idrocarburi è importante:secondo un nuovo studio condotto da Paul Wennberg del Caltech e Henrik Kjaergaard dell'Università di Copenaghen, questa disparità può portare alla produzione di sostanze chimiche chiamate idroperossidi organici.

Gli idroperossidi organici esistono già in natura. Nelle aree rurali e in altre regioni prive di grandi quantità di gas di scarico del motore, e quindi luoghi in cui i livelli di ossido nitrico sono estremamente bassi, le molecole possono formarsi quando gli alberi emettono composti organici volatili che interagiscono con la luce solare.

Il team guidato da Wennberg ha scoperto, però, che esiste un'altra via chimica per la formazione di idroperossidi organici, che si verifica a livelli di ossido nitrico sostanzialmente superiori a quelli che si possono trovare nell'atmosfera nelle regioni non popolate. "Questa è chimica che non esiste in nessuno dei modelli di come interagiscono l'ossido nitrico e gli idrocarburi, "dice Wennberg, R. Stanton Avery Professor di Caltech di chimica atmosferica e scienze ambientali e ingegneria e direttore del Ronald and Maxine Linde Center for Global Environmental Science.

In modo significativo, le concentrazioni atmosferiche di ossido nitrico su Los Angeles e nelle regioni urbane di tutto il paese stanno ora scendendo ai livelli in cui si verifica questo processo, chiamato autossidazione in fase gassosa.

L'autossidazione in fase gassosa avviene quando non ci sono abbastanza molecole di ossido nitrico con cui gli idrocarburi possono reagire. Di conseguenza, le molecole di idrocarburi reagiscono con se stesse. L'autossidazione in fase gassosa è stata osservata in altri contesti, ad esempio, il processo può formare idroperossidi organici irritanti per la pelle in alcuni prodotti cosmetici che sono andati a male e causano l'irrancidimento del burro e il deterioramento del vino. Ma i ricercatori avevano pensato che non potesse verificarsi nell'atmosfera, date le attuali concentrazioni urbane di ossido nitrico. Wennberg e colleghi hanno scoperto il contrario.

"Poiché queste concentrazioni di ossido nitrico diminuiscono di un altro fattore di due nei prossimi cinque o sette anni, inizieremo a produrre sempre più idroperossidi organici nelle aree urbane, " dice Wennberg. Nell'aria, questi idroperossidi sono noti per formare particolati:aerosol. "Il problema è che non abbiamo visto grandi concentrazioni di idroperossidi in aree densamente popolate, quindi non sappiamo come la formazione di idroperossidi di gas e aerosol avrà un impatto sulla salute pubblica. Ma sappiamo che respirare particelle tende a essere dannoso per te, " lui dice.

Le scoperte di Wennberg e Kjaergaard saranno pubblicate online dal Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze nella settimana del 18 dicembre.