Человечество выбрасывает в атмосферу массу загрязняющих веществ, однако воздушная оболочка нашей планеты в определенной степени самоочищается от них. И теперь исследователи выяснили, как она это делает.
Каждый день в атмосферу Земли поступают тонны загрязняющих веществ и парниковых газов, которые постепенно накапливаются в воздухе. Однако по крайней мере часть этих загрязнителей вступает в реакцию с находящимся в воздухе гидроксид-ионом (ОН–), который тем самым удаляет из атмосферы диоксид серы, оксиды азота и другие вредные газы.
Ранее химики полагали, что главным катализатором реакции, в ходе которой в атмосфере образуются гидроксид-ионы, выступает солнечный свет, либо же реакция должна протекать в присутствии металлов. Однако международная группа исследователей из Франции, США, Швейцарии, Китая и Израиля обнаружила, что ничего из этого на самом деле не нужно: гидроксид-ионы могут выделяться даже в темноте из самой чистой воды.
Чтобы понять, как это происходит, ученые изучили химические процессы в сосудах, наполненных водой и воздухом или только водой, отследив образование гидроксид-ионов с помощью особого флюоресцирующего вещества, испускающего свет при реакции с нужными ионами. Оказалось, что и на свету, и в темноте гидроксид-ионы образуются в сосудах с водой и воздухом одинаково быстро, а вот в сосудах только с водой их образование шло гораздо медленнее.
Вероятно, это происходит не за счет воздействия фотонов света на молекулы воды, а под влиянием слабого электрического поля, образующегося на разделе сред между воздухом и водой, то есть на поверхности водных капель. Поскольку такие капли распространены в тропосфере повсеместно, этот межфазный источник гидроксид-ионов должен существенно влиять на химический состав и качество воздуха, климат и здоровье людей.
Теперь ученые готовятся к экспериментам в реальной атмосфере в разных частях мира, чтобы скорректировать модели загрязнения и оценить масштабы самоочищения воздушной оболочки Земли.
Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.