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Come l'isoprene influenza la qualità dell'aria

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Una nuova ricerca mostra che i composti organici del carbonio rilasciati dagli alberi influiscono sulla qualità dell’aria. Alcuni scienziati provenienti da Danimarca, Nuova Zelanda e Stati Uniti hanno scoperto che l’ossidazione dell’isoprene, un idrocarburo, genera prodotti allo stadio gassoso e aerosol che hanno un impatto sul riscaldamento globale. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Science.

L’isoprene (che si forma naturalmente e che è un precursore dell’ozono) viene emesso da molti alberi a foglie decidue, tra i quali le querce danno il contributo maggiore. Le emissioni globali di isoprene dalle piante sono stimate in oltre 500 teragrammi ogni anno.

In un articolo correlato, il dott. Tadeusz Kleindienst, un chimico dell’atmosfera dell’Environmental Protection Agency (EPA), ha spiegato che l’isoprene “è l’idrocarburo più importante dopo il metano”. Il tempo di reazione dell’isoprene con i radicali ossidrile (OH), che sono considerati dai ricercatori i “detergenti dell’atmosfera”, è molto breve.

“Se si mescolano emissioni provenienti dalla città con emissioni provenienti dalle piante, esse interagiscono fino ad alterare la composizione chimica dell’atmosfera” ha spiegato il leader del progetto Paul Wennberg, docente di Chimica atmosferica e scienze ambientali presso il California Institute of Technology (Caltech) negli Stati Uniti. “C’è molto più isoprene tra le emissioni nell’atmosfera rispetto a tutti gli altri gas (benzina, prodotti chimici industriali) rilasciati da attività umane, con l’importante eccezione del metano e del biossido di carbonio.”

Gli scienziati hanno condotto una serie di test di laboratorio che mostrano che, quando le concentrazioni di monossido di azoto (NO) sono basse (simili ai livelli trovati in aree prevalentemente disabitate), l’ossidazione dell’isoprene da parte degli OH produce sostanziali quantità di idroperossido ossidrilico. L’OH ossida ulteriormente l’isoprene e genera sostanze chimiche chiamate diidroperossidi (conosciute anche come epossidi), che si convertono in aerosol.

L’autore principale, Fabien Paulot, uno studente specializzando del Caltech e i suoi colleghi hanno prodotto epossidi ponendo isoprene e perossido di idrogeno in un sacco di Teflon contenente 800 litri di aria non inquinata. Dopo aver introdotto isoprene e perossido di idrogeno (come fonte di OH) hanno illuminato la miscela con luce ultravioletta (UV) la quale ha innescato le reazioni chimiche.

Secondo i ricercatori, gli epossidi così ottenuti sono molto solubili e si dissolvono facilmente in gocce di umidità nell’aria, formando effettivamente aerosol ricchi di materiale organico.

“Questi epossidi sono una colla naturale” ha commentato il professor Wennberg. “Quando questi epossidi si scontrano con particelle acide, formano la colla. Gli epossidi precipitano fuori dall’atmosfera e si attaccano alle particelle, facendole crescere e causando una minore visibilità nell’atmosfera.”

Gli scienziati hanno ribadito che la trasformazione degli epossidi in aerosol è di solito maggiore in ambienti inquinati, perché l’acidità degli aerosol è generalmente maggiore in presenza di attività umane.

Che impatto hanno queste particelle? Secondo il professor John Seinfeld del Caltech, “È stato dimostrato che esse hanno conseguenze per la salute umana perché sono abbastanza piccole da penetrare in profondità nei polmoni.

“Inoltre gli aerosol condizionano il clima della Terra attraverso la dispersione e l’assorbimento delle radiazioni solari e perché costituiscono i nuclei attorno ai quali si formano le nuvole. È quindi importante sapere da dove vengono queste particelle”.

Questa scoperta può aiutare gli scienziati a sviluppare modelli di chimica globale di gas-arosol e i ricercatori a capire meglio come funziona la chimica dell’isoprene nelle zone più remote del mondo.

“L’aspetto più importante del lavoro di Paulot et al. è forse il suo valore pratico” ha detto il dott. Kleindienst. “I modelli di qualità dell’aria per la formazione secondaria di aerosol organico usati dagli enti di controllo, come l’EPA negli Stati Uniti, sono generalmente limitati nel loro potere di fare previsioni perché si basano su esperimenti che danno una produzione di aerosol parametrizzata a partire da composti reagenti precursori”.

“Mettere insieme i meccanismi chimici derivati dagli studi sperimentali del dott. Paulot et al. e i modelli deterministici di chimica dei gas-aerosol dovrebbe contribuire a migliorarne le capacità di fare previsioni.”

Tra gli altri partecipanti allo studio ricordiamo l’Università di Copenhagen in Danimarca e l’Università di Otago in Nuova Zelanda.

Fonte: Cordis

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