luftforurening (kemiske reaktioner)

En nøglekomponent i omdannelsen af kulbrinter og en lang række gasser i den nederste del af atmosfæren (troposfæren) er det meget reaktive hydroxylradikal (OH). I sollys dannes hydroxylradikalet i denne del af atmosfæren i fotokemiske reaktioner ved spaltning af ozon (O₃) og under indvirkning af vanddamp. Dannelsen af hydroxylradikalet er således størst under kraftig solindstråling og ved høj luftfugtighed.

Hydroxylradikalet er i dagtimerne til stede i små koncentrationer i atmosfæren. Der er tale om koncentrationer i størrelsesordenen 100.000 til 1.000.000 molekyler per kubikcentimeter. Dette interval i koncentrationer af hydroxylradikalet kan også skrives som 10⁵ til 10⁶ molekyler per kubikcentimeter. For at sætte dette tal i perspektiv, så indeholder atmosfæren et meget stort antal molekyler; ved havoverfladen er der typisk tale om ca. 2,5 × 10¹⁹ molekyler per kubikcentimeter (mens antallet af luftmolekyler er omkring ti gange lavere i stratosfæren).

Den lave koncentration af hydroxylradikalet skyldes ikke mindst, at det netop reagerer meget hurtigt med en lang række gasser og dermed også hurtigt omdannes. Derigennem medvirker hydroxylradikalet gennem oxidation (iltning) til nedbrydningen af ikke mindst en lang række kulbrinteforbindelser (forbindelser opbygget af kulstof (C) og brint (H)), som udsendes fra både menneskeskabte og naturlige kilder (bl.a. vegetation).

I en forurenet atmosfære tæt ved menneskeskabte fossile kilder, som fx i et byområde med lokal trafik, boligopvarmning og andre lave afkast (se artiklen om udledninger), vil der også ske kemisk omdannelse om natten. Det skyldes, at man i den forurenede atmosfære også finder stærkt reaktive radikaler om natten. En nøglekomponent i denne natkemi er nitratradikalet (NO₃), som reagerer væsentligt langsommere med atmosfærens andre gasser end hydroxylradikalet gør i dagtimerne (se afsnittet ovenfor). Til gengæld kan det optræde i betydeligt højere koncentrationer. Koncentrationen af nitratradikal om natten kan være mere end 1.000 gange højere end koncentrationen af hydroxylradikal i dagtimerne.

Betydningen af nitratradikalet blev opdaget i 1980’erne, og i de første studier var der en tro på, at nitratradikalet om natten spillede en næsten lige så stor rolle som hydroxylradikalet om dagen. Siden har forskning dog vist, at nitratradikalet nok er vigtigt for kemien i den forurenede atmosfære, men det spiller en knap så vigtig rolle som først antaget, og samlet set er dets rolle mindre, end den tilsvarende rolle for hydroxylradikalet.

Nitratradikalet spiller en vigtig rolle for reaktionsvejene i nedbrydningen af dimetylsulfid (DMS), en biogen svovlforbindelse i den marine atmosfære. Når DMS nedbrydes af nitratradikal, vil der være større andele af metansulfonsyre og metansulfinsyre i luften set i forhold til andelene ved nedbrydning med hydroxylradikalet i dagtimerne. Når DMS nedbrydes af hydroxylradikalet, så vil der til være en større andel, der ender som svovlsyre.

Nitratradikalet medvirker til nedbrydningen af en lang række kulbrinter i atmosfæren. I disse reaktioner fraspaltes et brintatom (H) fra kulbrintekæden. Brintatomet går sammen med nitratradikalet og danner salpetersyre (HNO₃).

Også i inde-miljøet sker der kemisk omdannelse af en række luftbårne forureninger. Fraværet af sollys indendørs giver imidlertid en anderledes og langsommere kemi.

En del af denne kemi er styret af ozon fra udeluften, som ved ventilation transporteres til inde-miljøet. Ozon kan i inde-miljøet reagere med forskellige kulbrinter og en række af disse reaktioner bidrager til, at der dannes partikler i luften i inde-miljøet. I denne forbindelse reagerer ozon især med kulbrinter med dobbeltbindinger fx cykliske organiske forbindelser.

Limonen er et almindeligt anvendt duftstof i rengøringsmidler, som giver en citrusduft. Limonen er netop et eksempel på en kulbrinte i inde-miljøet, som reagerer med ozon og danner partikler i luften. Limonen er cyklisk kulbrinte (C₁₀H₁₆), som er let opløselig i fedtstoffer og olier, men ikke i vand.

Studier i sydeuropæiske boliger, bl.a. i Rom i Italien, har vist relativt høje koncentrationer af salpetersyrling (HONO). Salpetersyrling dannes, når kvælstofdioxid (NO₂) reagerer på overflader i varm og fugtig luft. Det kan være på overflader af vægge, gulve, møbler mm. Salpetersyrling kan dog også dannes på overfladen af partikler.

Reaktioner mellem gasser kan føre til partikeldannelse også i ude-miljøet. Det gælder blandt andet reaktionen mellem ammoniak (NH₃) og salpetersyre (HNO₃), som fører til dannelse af ammoniumnitrat (NH₄NO₃) i partikelfase (se også artiklen kilder til partikler).

• luftforurening
• introduktion til gasser som luftforurening
• den gode og den dårlige ozon
• salpetersyre
• salpetersyrling
• kulilte
• ammoniak
• kvælstofoxider
• nitratradikal
• reservoirkomponent
• meteorologi, transport og spredning
• by og land, regional og langtransporteret