Las alertas de calidad del aire a menudo incluyen los niveles de material particulado, pequeños grupos de moléculas en la atmósfera inferior que pueden variar en tamaño desde microscópicos a visibles. Estas partículas pueden contribuir a la turbidez, nubes y niebla y también puede suponer un riesgo para la salud, especialmente aquellos en el extremo más pequeño del espectro. Partículas conocidas como PM10 y PM2.5, refiriéndose a grupos que tienen un tamaño de 2,5 a 10 micrómetros, se puede inhalar, potencialmente dañando el corazón y los pulmones.

Esta semana, un grupo dirigido por científicos de la Universidad de Pensilvania en colaboración con un equipo internacional informa sobre un nuevo factor que afecta la formación de partículas en la atmósfera. Su análisis, publicado en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , descubrió que los alcoholes como el metanol pueden reducir la formación de partículas al consumir uno de los ingredientes clave del proceso, trióxido de azufre (SO ₃ ).

"Ahora, A todos nos preocupan las PM2.5 y PM10 porque tienen algunas consecuencias reales para la calidad del aire y la salud, "dice Joseph S. Francisco, un autor correspondiente del artículo y un químico atmosférico en la Facultad de Artes y Ciencias de Penn. "La pregunta ha sido, ¿Cómo se suprime la formación de este tipo de partículas? En realidad, este trabajo brinda información muy importante, por primera vez, en cómo se puede suprimir el crecimiento de partículas ".

"Nosotros y otros hemos estado estudiando este proceso de cómo crecen las partículas para que podamos comprender mejor el clima y las implicaciones para la salud, "dice Jie Zhong, becario postdoctoral en Penn y coautor principal del trabajo. “Anteriormente, la gente pensaba que los alcoholes no eran importantes porque interactúan débilmente con otras moléculas. Pero los alcoholes atrajeron nuestra atención porque son abundantes en la atmósfera, y descubrimos que, de hecho, desempeñan un papel importante en la reducción de la formación de partículas ".

Antes de este trabajo, Zhong y sus colegas se habían centrado en varias reacciones relacionadas con SO ₃ , que puede surgir de varios tipos de contaminación, como la quema de combustibles fósiles. Cuando se combina con moléculas de agua, ASI QUE ₃ forma ácido sulfúrico, un componente principal de la lluvia ácida, pero también una de las "semillas" más importantes para el crecimiento de partículas en la atmósfera.

Los químicos sabían que los alcoholes no son muy "pegajosos, "formando solo interacciones débiles con SO ₃ , y así lo había descartado como un contribuyente clave a la formación de partículas. Pero cuando Zhong y sus colegas miraron más de cerca, utilizando potentes modelos de química computacional y simulaciones de dinámica molecular, se dieron cuenta de que SO ₃ de hecho, podría reaccionar con alcoholes como el metanol cuando hay mucho en la atmósfera. El producto resultante, hidrogenosulfato de metilo (MHS), es lo suficientemente pegajoso como para participar en el proceso de formación de partículas.

"Debido a que esta reacción convierte los alcoholes en compuestos más pegajosos, "dice Zhong, "Inicialmente pensamos que promovería el proceso de formación de partículas. Pero no lo hace. Esa es la parte más interesante. Los alcoholes consumen o compiten por SO ₃ por lo que hay menos disponible para formar ácido sulfúrico ".

Aunque la reacción entre el metanol y el SO ₃ requiere más energía, los investigadores encontraron que MHS en sí, además de ácido sulfúrico y agua, podría catalizar la reacción del metanol.

"Esa fue una parte interesante para nosotros, para encontrar que el MHS puede catalizar su propia formación, "dice Francisco." Y lo que también fue único en este trabajo y lo que nos tomó por sorpresa fue el impacto del efecto ".

Francisco y Zhong señalan que en condiciones secas y contaminadas, cuando alcoholes y SO ₃ son abundantes en la atmósfera pero las moléculas de agua están menos disponibles, esta reacción puede desempeñar un papel especialmente importante en la reducción de la velocidad de formación de partículas. Sin embargo, también reconocen que MHS, la producción de metanol-SO ₃ reacción, también se ha relacionado con impactos negativos para la salud.

"Es un equilibrio, "dice Zhong." Por un lado, esta reacción reduce la formación de nuevas partículas, pero por otro lado produce otro producto que no es muy saludable ”.

Lo que ofrece la nueva información sobre la formación de partículas, sin embargo, es información que puede impulsar modelos más precisos para la contaminación del aire e incluso el tiempo y el clima, dicen los investigadores. "Estos modelos no han sido muy precisos, y ahora sabemos que no estaban incorporando este mecanismo que no se reconocía anteriormente, "Dice Zhong.

Como siguiente paso, los investigadores están investigando cómo las condiciones más frías, que involucra nieve y hielo, afectar la formación de nuevas partículas. "Eso es muy apropiado porque se acerca el invierno". Dice Francisco.