Gli avvisi sulla qualità dell'aria spesso includono i livelli di particolato, piccoli gruppi di molecole nella bassa atmosfera che possono variare in dimensioni da microscopiche a visibili. Queste particelle possono contribuire alla foschia, nuvole, e nebbia e può anche rappresentare un rischio per la salute, specialmente quelli all'estremità più piccola dello spettro. Particelle note come PM10 e PM2.5, riferendosi a ciuffi di dimensioni comprese tra 2,5 e 10 micrometri, può essere inalato, potenzialmente danneggiare il cuore e i polmoni.

Questa settimana, un gruppo guidato da scienziati dell'Università della Pennsylvania in collaborazione con un team internazionale segnala un nuovo fattore che influenza la formazione delle particelle nell'atmosfera. La loro analisi, pubblicato in Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , scoperto che gli alcoli come il metanolo possono ridurre la formazione di particelle consumando uno degli ingredienti chiave del processo, anidride solforosa (SO ₃ ).

"Proprio adesso, siamo tutti preoccupati per il PM2.5 e il PM10 perché hanno alcune reali conseguenze sulla qualità dell'aria e sulla salute, " dice Joseph S. Francisco, un autore corrispondente sulla carta e un chimico atmosferico nella School of Arts and Sciences di Penn. "La domanda è stata, Come sopprimere la formazione di questo tipo di particelle? Questo lavoro fornisce in realtà alcune informazioni molto importanti, per la prima volta, su come sopprimere la crescita delle particelle."

"Noi e altri abbiamo studiato questo processo di crescita delle particelle in modo da poter comprendere meglio il tempo e le implicazioni sulla salute, "dice Jie Zhong, un borsista post-dottorato alla Penn e co-autore principale del lavoro. "In precedenza la gente pensava che gli alcoli non fossero importanti perché interagiscono debolmente con altre molecole. Ma gli alcoli hanno attirato la nostra attenzione perché sono abbondanti nell'atmosfera, e abbiamo scoperto che in effetti svolgono un ruolo significativo nel ridurre la formazione di particelle".

In vista di questo lavoro, Zhong e colleghi si erano concentrati su varie reazioni che coinvolgevano SO ₃ , che possono derivare da vari tipi di inquinamento, come bruciare combustibili fossili. Quando combinato con molecole d'acqua, COSÌ ₃ forma acido solforico, un componente importante delle piogge acide ma anche uno dei "semi" più importanti per la crescita delle particelle nell'atmosfera.

I chimici sapevano che gli alcoli non sono molto "appiccicosi, " formando solo interazioni deboli con SO ₃ , e quindi l'aveva liquidato come un contributore chiave alla formazione delle particelle. Ma quando Zhong e colleghi hanno dato un'occhiata più da vicino, utilizzando potenti modelli di chimica computazionale e simulazioni di dinamica molecolare, hanno capito che SO ₃ potrebbe infatti reagire con alcoli come il metanolo quando ce n'è molto nell'atmosfera. Il prodotto risultante, metil idrogeno solfato (MHS), è abbastanza appiccicoso da partecipare al processo di formazione delle particelle.

"Poiché questa reazione converte gli alcoli in composti più appiccicosi, "dice Zhong, "inizialmente pensavamo che avrebbe promosso il processo di formazione delle particelle. Ma non è così. Questa è la parte più interessante. Gli alcoli consumano o competono per SO ₃ quindi meno di esso è disponibile per formare acido solforico."

Anche se la reazione tra metanolo e SO ₃ richiede più energia, i ricercatori hanno scoperto che lo stesso MHS, oltre all'acido solforico e all'acqua, potrebbe catalizzare la reazione del metanolo.

"Quella è stata una parte interessante per noi, scoprire che l'MHS può catalizzare la propria formazione, " dice Francisco. "E ciò che era unico in questo lavoro e ciò che ci ha colto di sorpresa è stato l'impatto dell'effetto".

Francisco e Zhong notano che in condizioni secche e inquinate, quando alcoli e SO ₃ sono abbondanti nell'atmosfera ma le molecole d'acqua sono meno disponibili, questa reazione può svolgere un ruolo particolarmente significativo nel ridurre la velocità di formazione delle particelle. Eppure riconoscono anche che MHS, la produzione del metanolo-SO ₃ reazione, è stato anche collegato a impatti negativi sulla salute.

"È un equilibrio, " dice Zhong. "Da un lato questa reazione riduce la formazione di nuove particelle, ma d'altra parte produce un altro prodotto poco salutare".

Cosa offre la nuova visione della formazione delle particelle, però, sono informazioni che possono alimentare modelli più accurati per l'inquinamento atmosferico e persino per il tempo e il clima, dicono i ricercatori. "Questi modelli non sono stati molto precisi, e ora sappiamo che non stavano incorporando questo meccanismo che non era stato riconosciuto in precedenza, " dice Zhong.

Come passo successivo, i ricercatori stanno studiando come le condizioni più fredde, coinvolgendo neve e ghiaccio, influenzare la formazione di nuove particelle. "Questo è molto appropriato perché l'inverno sta arrivando." dice Francesco.