Результаты нового исследования, проведенные немецкими и швейцарскими исследователями, помогают объяснить, как происходит образование токсичных и аллергенных веществ на воздухе. Исследователи впервые обнаружили долгоживущие кислородсодержащие интермедиаты на поверхности аэрозольных частиц.
Такие формы кислорода могут оставаться стабильными в течение времени даже большего, чем 100 секунд, взаимодействуя с твердыми частицами и другими веществами, загрязняющими воздух, например, оксидами азота. Это приводит к окислению и нитрованию твердых аэрозольных частиц, увеличивая аллергенность пыльцы и других твердых частиц.
Пыльца березы является аллергеном. Цвет на микрофотографии, полученной с помощью флуоресцентного микроскопа, демонстрирует различие в составе пыльцы, которая может содержать вызывающий аллергию белок, как на поверхности пыльцы, так и внутри образующих ее клеток.
Хотя исследователи уже многие годы предполагали существование интермедиатов подобного рода, считалось, что они разрушаются за доли секунды, и, поэтому, практически не влияют на протекающие в атмосфере химические процессы. Промежуточные формы кислорода могут образоваться при взаимодействии озона с некоторыми компонентами воздушных аэрозолей, включая сажу, полициклические ароматические углеводороды и белки пыльцы.
Руководитель проекта, Манабу Сираива (Manabu Shiraiwa), отмечает, что исследования, проведенные в его группе, не только устраняют противоречия между результатами квантово-химических расчетов и экспериментальных измерений, но и демонстрируют, что интермедиаты подобного рода играют существенную роль во многих атмосферных и физиологических процессах.
Ульрих Пошл (Ulrich Pöschl) еще более решительно заявляет, что увеличение случаев аллергии в промышленно развитых странах связано именно с протеканием именно химических реакций, обнаруженных в ходе исследования. Увеличение выбросов озона и оксидов азота благодаря интенсивно работающим предприятиям и транспорту способствует тому, что многие органические молекулы, как, например, белки пыльцы березы, окисляются, нитруются, и нитрованные и окисленные формы активнее воздействуют на нашу иммунную систему, вызывая аллергию. Сираива и Пошл предполагают, что нитрованные белки вызывают более сильную аллергическую реакцию, чем природная форма белка, а если это справедливо – автомобильные и промышленные выхлопы представляют собой большую опасность для человеческого здоровья, чем предполагалось ранее.
Реакционноспособные кислородсодержащие интермедиаты могут также объяснить отрицательный эффект, который оказывают сажа – продукт неполного сгорания дизельного топлива, или табачный дым. Полициклические ароматические углеводороды на поверхноститаких частиц активно реагируют с озоном, образуя долгоживущие кислородсодержащие интермедиаты. При вдыхании таких частиц происходит их взаимодействие с легкими человека и другими органами.
Исследователи предполагают, что кислородсодержащие интермедиаты могут оказывать косвенное влияние на наш климат. Возможно, они также ответственны за образование и рост органических аэрозольных частиц, образующихся их природных и искусственных источников. Такие аэрозольные частицы рассеивают солнечный свет, влияя на образование облаков и осадков, тем самым искажая энергетический баланс Земли и гидрологический цикл.
