Scientists discover a way Earth's atmosphere cleans itself
AADes scientifiques découvrent comment l'atmosphère terrestre se nettoie
par l'Université de Californie, Irvine
Crédit : domaine public CC0
Les activités humaines émettent de nombreux types de polluants dans l'air, et sans les radicaux hydroxyles (OH), bon nombre de ces polluants continueraient à s'agréger dans l'atmosphère.
La façon dont OH lui-même se forme dans l'atmosphère était considérée comme une histoire complète, mais dans une nouvelle recherche publiée dans Actes de l'Académie nationale des sciences, une équipe de recherche qui comprend Sergey Nizkorodov, professeur de chimie à l'Université de Californie à Irvine, rapporte qu'une forte le 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 devrait 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 dans l'histoire de la chimie atmosphérique. Il initie les réactions qui décomposent les polluants atmosphériques et aide à éliminer les produits chimiques nocifs tels que le dioxyde de soufre et l'oxyde nitrique, qui sont des gaz toxiques, de l'atmosphère", a déclaré Christian George, un chimiste atmosphérique à l'Université de Lyon en France et auteur principal de la nouvelle étude. "Ainsi, 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 agissant 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 elle-même, l'OH peut être créé spontanément par les conditions particulières à la surface des 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 résultats inattendus du groupe Zare.
L'équipe a mesuré les concentrations d'OH dans différents flacons - certains contenant une surface air-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 l'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 des conducteurs comme l'exposition au soleil. "Suffisamment d'OH sera créé pour concurrencer d'autres sources d'OH connues", a déclaré Nizkorodov. "La nuit, lorsqu'il n'y a pas de photochimie, OH est toujours produit et il est produit à un taux plus élevé que ce qui se produirait 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 changer de manière assez significative les modèles de pollution de l'air", a déclaré Nizkorodov. "L'OH est un oxydant important à l'intérieur des gouttelettes d'eau et l'hypothèse principale des modèles est que l'OH provient de l'air, il n'est pas 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 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 liront ceci mais ne le croiront pas au départ et essaieront soit de le reproduire, soit de faire des expériences pour prouver qu'il est faux", a déclaré Nizkorodov. "Il y aura certainement 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 que jouent les gouttelettes d'eau dans l'atmosphère.
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COMMENTAIRES
Est il pertinent d utiliser le terme purifier en parlant de l atmosphère de la Terre? J en doute car elle est le résultat d une chimie gloibale et évolutive des actions de tout ce qui y vit ou y deverses ses productions physiques ;pluies vents vomcans etc ... Le terme purifier n a donc de sens que pour les etres qui y vivent et dépendent de sa qualité a soutenir cette vie ...Pourtant MR TOUTLEMONDE trés égocentrique se oera la question ;la Terre purifie-t-elle son propre air ?
La terre qui nous entoure fournit naturellement de l'air pur qui est produit à partir d'une série d'interactions complexes entre la terre et l'atmosphère. Les forêts, par exemple, absorbent le dioxyde de carbone et produisent de l'oxygène. Pour aider à produire de l'air pur, les ressources naturelles telles que les zones humides, les arbres et le sol filtrent de nombreux polluants de notre air....
Le lecteur curieux poussera plus loin ses questions :comment l'atmosphère a-t-elle changé par rapport à celle de la Terre primitive ?
Lorsque la Terre s'est formée il y a 4,6 milliards d'années à partir d'un mélange chaud de gaz et de solides, elle n'avait presque pas d'atmosphère. La surface était une pate fondue. Lorsque la Terre s'est refroidie, une atmosphère s'est formée principalement à partir de gaz désorbés crachés par les volcans. Il comprenait du sulfure d'hydrogène, H2Sdu méthane CH4et dix à 200 fois plus de dioxyde de carbone que l'atmosphère actuelle.
Mais mes lecteurs écolos me demanderont plus encore ....Quelles sont les deux façons dont l'atmosphère peut se débarrasser des polluants ?
Le vent peut déplacer les polluants de leur source vers des endroits éloignés. Les précipitations peuvent éliminer les polluants de l'atmosphère. Les scientifiques utilisent des modèles informatiques pour prédire le mouvement des polluants à partir de leurs sources et la formation de polluants secondaires.
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More information: Kangwei Li et al, Spontaneous dark formation of OH radicals at the interface of aqueous atmospheric droplets, Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2220228120
Journal information: Proceedings of the National Academy of Sciences
Provided by University of California, Ir
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