scientifiques découvrent comment l’atmosphère terrestre se nettoie | Actualités UCI

Irvine, Californie, 7 avril 2023 — 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 à s’agréger dans l’atmosphère.

La façon dont OH se forme dans l’atmosphère a été considérée comme une histoire complète, mais dans de nouvelles recherches publiées 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 avec un mécanisme jusque-là inconnu.

C’est une découverte qui va remodeler la façon dont les scientifiques comprennent comment l’air se débarrasse 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. « Vous avez besoin d’OH 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 atmosphériques et aide à éliminer les produits chimiques nocifs comme le dioxyde de soufre et l’oxyde nitreux, 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 faire OH avec la photochimie ou la chimie redox. Vous avez besoin d’avoir la lumière du soleil ou des métaux agissant comme catalyseurs », a déclaré Nizkorodov. « Ce que cet article dit essentiellement, c’est que vous n’avez besoin de rien de tout cela. Dans l’eau pure elle-même, l’OH peut être créé spontanément par les conditions spéciales à la surface de les gouttelettes.

L’équipe s’est appuyée sur les recherches 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 découvertes inattendues du groupe Zare.

L’équipe a mesuré les concentrations d’OH dans plusieurs flacons – certains contenant une surface air-eau et d’autres ne contenant que de l’eau sans air – et a surveillé 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 facteurs tels que l’exposition au soleil. « Suffisamment d’OH sera créé pour concurrencer d’autres sources connues d’OH », a déclaré Nizkorodov. « La nuit, lorsqu’il n’y a pas de photochimie, OH est toujours produit et il est produit à un rythme plus rapide que ce ne serait le cas autrement. »

Les résultats, a déclaré Nizkorodov, modifient la compréhension des sources d’OH, ce qui changera la façon dont d’autres chercheurs construisent des modèles informatiques qui tentent de prédire comment la pollution de l’air se produit.

« Cela pourrait modifier de manière assez significative les schémas de pollution de l’air », a déclaré Nizkorodov. « L’OH est un oxydant important dans les gouttelettes d’eau et l’hypothèse principale des modèles est que l’OH provient de l’air, et non directement produit dans la gouttelette. »

Pour déterminer si ce nouveau mécanisme de production d’OH joue un rôle, Nizkorodov pense que la prochaine étape consiste à effectuer des expériences soigneusement conçues dans l’atmosphère réelle dans différentes parties du monde.

Mais d’abord, l’équipe s’attend à ce que les résultats fassent sensation dans la communauté de la recherche atmosphérique.

« Beaucoup de gens le liront mais au début ils n’y croiront pas et essaieront de le reproduire ou de faire des expériences pour prouver que c’est faux », a déclaré Nizkorodov. « Il y aura certainement de nombreuses expériences en laboratoire après celle-ci. »

Il a ajouté que l’UCI est un lieu privilégié pour qu’une telle science continue de se produire, car d’autres laboratoires de l’UCI, comme celui du professeur de chimie Ann Marie Carlton, concentrent leurs efforts sur le rôle des gouttelettes d’eau dans l’atmosphère.

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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