Un tout nouveau type de produit chimique “hautement réactif” se trouve dans l’atmosphère terrestre

Les scientifiques ont détecté un nouveau type de substance extrêmement réactive dans l’atmosphère terrestre qui pourrait constituer une menace pour la santé humaine, ainsi que pour le climat mondial.

Des chercheurs de l’Université de Copenhague ont démontré que les trioxydes – des composés chimiques avec trois atomes d’oxygène attachés les uns aux autres – se forment dans des conditions atmosphériques.

Les trioxydes sont encore plus réactifs que les peroxydes – qui ont deux atomes d’oxygène attachés l’un à l’autre, ce qui les rend très réactifs et souvent inflammables et explosifs.

Les peroxydes sont connus pour exister dans l’air qui nous entoure, et il a été prédit que les trioxydes étaient probablement également dans l’atmosphère, mais jusqu’à présent, cela n’a jamais été prouvé sans équivoque.

«C’est ce que nous avons maintenant accompli», déclare le professeur Henrik Grum Kjærgaard, du département de chimie de l’université de Copenhague.

«Les types de composés que nous avons découverts sont uniques dans leur structure. Et, parce qu’ils sont extrêmement oxydants, ils apportent très probablement une foule d’effets que nous n’avons pas encore découverts.

Lorsque des composés chimiques sont oxydés dans l’atmosphère, ils réagissent souvent avec les radicaux OH, formant généralement un nouveau radical. Lorsque ce radical réagit avec l’oxygène, il forme un troisième radical appelé peroxyde (ROO), qui à son tour peut réagir avec le radical OH, formant ainsi des hydrotrioxydes (ROOOH). Réaction : ROO + OH → ROOOH

Les trioxydes spécifiques qu’ils ont détectés – appelés hydrotrioxydes (ROOOH) – sont une toute nouvelle classe de composés chimiques.

Les hydrotrioxydes se forment lors d’une réaction entre deux types de radicaux (molécules contenant au moins un électron non apparié).

Lors d’expériences en laboratoire – en utilisant un tube d’écoulement à jet libre à température ambiante et une pression de 1 bar d’air, combinés à des spectromètres de masse très sensibles – les chercheurs ont démontré que des hydrotrioxydes se forment lors de la décomposition atmosphérique de plusieurs substances connues et largement émises, dont l’isoprène et le sulfure de diméthyle.

L’isoprène est l’un des composés organiques les plus fréquemment émis dans l’atmosphère. Il est produit par de nombreuses plantes et animaux et ses polymères sont le principal composant du caoutchouc naturel.

L’étude montre qu’environ un pour cent de tout l’isoprène libéré se transforme en hydrotrioxydes.

Cependant, les chercheurs s’attendent à ce que presque tous les composés chimiques forment des hydrotrioxydes dans l’atmosphère et estiment que leur durée de vie varie de quelques minutes à quelques heures.

Cela les rend suffisamment stables pour réagir avec de nombreux autres composés atmosphériques.

Les chercheurs estiment que les concentrations d’hydrotrioxydes dans l’atmosphère sont d’environ 10 millions par centimètre cube.

En comparaison, les radicaux OH (l’un des oxydants les plus importants dans l’atmosphère) se trouvent à des concentrations d’environ un million par centimètre cube.

“Nous pouvons maintenant montrer, par observation directe, que ces composés se forment réellement dans l’atmosphère, qu’ils sont étonnamment stables et qu’ils sont formés à partir de presque tous les composés chimiques”, a déclaré Jing Chen, doctorant au département de chimie et deuxième auteur de l’étude.

“Toutes les spéculations doivent maintenant être mises au repos.”

Installation en laboratoire de l’expérience d’écoulement à jet libre, qui a fourni la première preuve directe que la formation d’hydrotrioxydes (ROOOH) a également lieu dans des conditions atmosphériques.

L’équipe de recherche affirme que les hydrotrioxydes sont susceptibles de pénétrer dans de minuscules particules en suspension dans l’air, appelées aérosols, qui présentent un risque pour la santé et peuvent entraîner des maladies respiratoires et cardiovasculaires.

«Ils entreront très probablement dans les aérosols, où ils formeront de nouveaux composés avec de nouveaux effets», a déclaré le professeur Kjærgaard.

«Il est facile d’imaginer que de nouvelles substances se forment dans les aérosols qui sont nocives si elles sont inhalées. Mais une enquête plus approfondie est nécessaire pour traiter ces effets potentiels sur la santé.

Il y a également une forte probabilité que les hydrotrioxydes aient un impact sur le nombre d’aérosols produits, selon les chercheurs, ce qui à son tour a un impact sur le climat.

«Comme la lumière du soleil est à la fois réfléchie et absorbée par les aérosols, cela affecte l’équilibre thermique de la Terre, c’est-à-dire le rapport de la lumière du soleil que la Terre absorbe et renvoie dans l’espace», a expliqué le co-auteur et PhD. étudiante Eva R. Kjærgaard.

“Lorsque les aérosols absorbent des substances, ils se développent et contribuent à la formation de nuages, ce qui affecte également le climat de la Terre.”

Les chercheurs espèrent que la découverte des hydrotrioxydes aidera les scientifiques à en savoir plus sur l’effet des produits chimiques que nous émettons.

«La plupart des activités humaines entraînent l’émission de substances chimiques dans l’atmosphère», a déclaré le co-auteur et post-doctorant Kristan H. Møller.

“Ainsi, la connaissance des réactions qui déterminent la chimie atmosphérique est importante si nous voulons être en mesure de prédire comment nos actions affecteront l’atmosphère à l’avenir.”

Le professeur Kjærgaard a ajouté: «Ces composés ont toujours existé – nous ne les connaissions tout simplement pas.

“Mais le fait que nous ayons maintenant la preuve que les composés se forment et vivent pendant un certain temps signifie qu’il est possible d’étudier leur effet de manière plus ciblée et de réagir s’ils s’avèrent dangereux.”

L’étude a été publiée dans la revue Science.