dimetylsulfid (DMS)

En række organismer i havet, herunder alger, men også visse koraller og heterotrofe bakterier (dvs. bakterier som benytter andre organismers næringsstoffer og energi), anvender svovlforbindelsen dimetylsulfoniumpropionat (DMSP) til at regulere det osmotiske tryk, som er en udfordring for levende organismer i saltvand.

Det osmotiske tryk betyder, at når man har to forskellige saltkoncentrationer i væske på hver side af membran, så vil vand trænge gennem membranen mod den side, hvor saltkoncentrationen er størst. Organismer, som lever i saltvand, er derfor nødt til at regulere saltkoncentrationen for ikke at udtørre. Når algerne dør og synker ned på havbunden, begynder en nedbrydning, hvor der frigives DMSP til vandfasen. I vandfasen omdannes DSMP i kemiske reaktioner til dimetylsulfid (DMS). DMS er dårligt opløselig i vand, og derfor frigives havets indhold af DMS hurtigt til atmosfæren.

I begyndelsen af 1990'erne gennemførte de to svenske forskere, Caroline Leck og Henning D. Lodhe, en række studier af koncentrationen af DMS og en række andre biogene svovlforbindelser i Østersøen, Kattegat/Skagerrak og Nordsøen. Undersøgelserne blev udført ved at samle havvand fra flyvninger med helikopter. Analyserne af vandprøverne viste høje koncentrationer af forbindelserne i kystzonerne samt gradienter med lavere koncentrationer ud imod de mere åbne havområder og en gradient med aftagende koncentrationer, når man bevæger sig fra syd mod nord.

På en målestation ved Islands kyst blev der i begyndelsen af 1990'erne foretaget målinger af DMS i havet gennem et par sæsoner. Disse målinger viste relativt høje koncentrationer af DMS i havet samt en tydelig sæsonvariation; således var koncentrationerne af DMS højest i de varme sommermåneder, hvor nedbrydningen af havalger er størst.

I 1980'erne blev der udført en lang række smogkammerforsøg til bestemmelse af kemiske reaktionsrater for DMS i atmosfæren. Dette arbejde blev i 1990 samlet i et arbejde ved Yin og samarbejdspartnere, som samlede information om alle de vigtigste reaktioner i atmosfæren. I de følgende år dannede dette arbejde basis for en række teoretiske studier med matematiske modeller.

Der er to nedbrydningsveje for DMS i atmosfæren. Disse nedbrydningsveje begynder, når forbindelsen reagerer med henholdsvis hydroxylradikalet (kemisk formel: OH) og nitratradikalet (NO₃). I begge tilfælde er der tale om en oxidation, men de to reaktionsveje fører til forskellige slutprodukter. Reaktionen med hydroxylradikalet fører til dannelse af svovlsyre (kemisk formel: H₂SO₄). I reaktionen med nitratradikalet dannes ligeledes svovlsyre, men en væsentlig del af slutproduktet er organiske syrer. Se også artiklen kemiske reaktioner.

Danske teoretiske studier (matematisk modellering) i begyndelsen af 1990'erne viste, at man i tillæg til metansulfonsyre (MSA, CH₃SO₃H) også får en stor andel af metansulfinsyre (MSEA, CH₃SO₂H). Studierne kunne påvise, at i den forurenede atmosfære med relativt høje koncentrationer af nitratradikal, vil disse organiske syrer udgøre en væsentlig del af slutprodukterne af den atmosfæriske nedbrydning af DMS.

Disse undersøgelser blev fulgt op af eksperimentelle målinger af MSA og sulfat ved Lille Valby, som er en målestation tæt på Risø, 10 km fra Roskilde. De eksperimentelle studier antydede, at modelstudierne gav for høje koncentrationer af MSA og MSEA i atmosfæren.

Efterfølgende laboratoriestudier fra en anden dansk forskergruppe så på nedbrydningen af MSA og MSEA i våde aerosoler (fx havsprøjt) i atmosfæren. Disse studier, som også er fra begyndelsen af 1990'erne, tyder på, at MSA og MSEA omdannes til sulfat og svovlsyre under transporten i atmosfæren. Når resultaterne fra laboratoriestudierne inddrages i de matematiske modeller, kommer de beregnede koncentrationer fra modellerne til at passe med målingerne fra målestationen ved Lille Valby.

• luftforurening
• introduktion til gasser som luftforurening
• kemiske reaktioner
• biogene svovlforbindelser i atmosfæren
• metansulfonsyre (MSA)
• metanfulfinsyre (MSEA)
• karbonylsulfid (OCS)
• karbondisulfid
• svovlbrinte
• nitratradikal