Les alertes sur la qualité de l'air incluent souvent les niveaux de particules, de petits amas de molécules dans la basse atmosphère dont la taille peut aller du microscopique au visible. Ces particules peuvent contribuer à la brume, des nuages, et le brouillard et peuvent également présenter un risque pour la santé, en particulier ceux à l'extrémité la plus petite du spectre. Particules dites PM10 et PM2.5, se référant à des touffes de 2,5 à 10 micromètres, peut être inhalé, potentiellement dangereux pour le cœur et les poumons.

Cette semaine, un groupe dirigé par des scientifiques de l'Université de Pennsylvanie en collaboration avec une équipe internationale signale un nouveau facteur qui affecte la formation de particules dans l'atmosphère. leur analyse, publié dans le Actes de l'Académie nationale des sciences , ont découvert que les alcools tels que le méthanol peuvent réduire la formation de particules en consommant l'un des ingrédients clés du processus, trioxyde de soufre (SO 3 ).

"À l'heure actuelle, nous sommes tous préoccupés par les PM2,5 et les PM10 car elles ont de réelles conséquences sur la qualité de l'air et la santé, " dit Joseph S. Francisco, un auteur correspondant sur le papier et un chimiste atmosphérique à la Penn's School of Arts and Sciences. "La question a été, Comment supprimez-vous la formation de ce type de particules ? Ce travail donne en fait un aperçu très important, pour la première fois, dans la façon dont vous pouvez supprimer la croissance des particules."

"Nous et d'autres avons étudié ce processus de croissance des particules afin que nous puissions mieux comprendre la météo et les implications pour la santé, " dit Jie Zhong, un boursier postdoctoral à Penn et co-auteur principal de l'ouvrage. "Auparavant, les gens pensaient que les alcools n'étaient pas importants car ils interagissent faiblement avec d'autres molécules. Mais les alcools ont attiré notre attention car ils sont abondants dans l'atmosphère, et nous avons découvert qu'ils jouent en fait un rôle important dans la réduction de la formation de particules."

En amont de ce travail, Zhong et ses collègues se sont concentrés sur diverses réactions impliquant SO 3 , qui peuvent provenir de divers types de pollution, comme la combustion de combustibles fossiles. Lorsqu'il est combiné avec des molécules d'eau, DONC 3 forme de l'acide sulfurique, un composant majeur des pluies acides, mais aussi l'une des "graines" les plus importantes pour la croissance des particules dans l'atmosphère.

Les chimistes savaient que les alcools ne sont pas très "collants, " ne formant que des interactions faibles avec SO 3 , et l'avait donc rejeté comme un contributeur clé à la formation de particules. Mais quand Zhong et ses collègues ont regardé de plus près, en utilisant de puissants modèles de chimie computationnelle et des simulations de dynamique moléculaire, ils ont réalisé que SO 3 pourrait en effet réagir avec des alcools comme le méthanol lorsqu'il y en a beaucoup dans l'atmosphère. Le produit résultant, l'hydrogénosulfate de méthyle (MHS), est suffisamment collant pour participer au processus de formation des particules.

"Parce que cette réaction convertit les alcools en composés plus collants, " dit Zhong, "Au départ, nous pensions que cela favoriserait le processus de formation de particules. Mais ce n'est pas le cas. C'est la partie la plus intéressante. Les alcools consomment ou rivalisent pour le SO 3 donc moins de celui-ci est disponible pour former de l'acide sulfurique."

Même si la réaction entre le méthanol et le SO 3 demande plus d'énergie, les chercheurs ont découvert que le MHS lui-même, en plus de l'acide sulfurique et de l'eau, pourrait catalyser la réaction du méthanol.

"C'était une partie intéressante pour nous, de découvrir que le MHS peut catalyser sa propre formation, " dit Francisco. " Et ce qui était également unique dans cette œuvre et ce qui nous a surpris, c'est l'impact de l'effet. "

Francisco et Zhong notent que dans des conditions sèches et polluées, quand les alcools et SO 3 sont abondants dans l'atmosphère mais les molécules d'eau sont moins disponibles, cette réaction peut jouer un rôle particulièrement important dans la réduction de la vitesse de formation des particules. Pourtant, ils reconnaissent également que MHS, la production du méthanol-SO 3 réaction, a également été liée à des effets négatifs sur la santé.

"C'est un équilibre, " dit Zhong. " D'une part, cette réaction réduit la formation de nouvelles particules, mais d'un autre côté, il produit un autre produit qui n'est pas très sain."

Ce que les nouvelles connaissances sur la formation des particules offrent, cependant, sont des informations qui peuvent alimenter des modèles plus précis pour la pollution de l'air et même la météo et le climat, disent les chercheurs. "Ces modèles n'ont pas été très précis, et maintenant nous savons qu'ils n'incorporaient pas ce mécanisme qui n'était pas reconnu auparavant, " dit Zhong.

Comme prochaine étape, les chercheurs étudient comment des conditions plus froides, impliquant la neige et la glace, affecter la formation de nouvelles particules. "C'est très approprié parce que l'hiver arrive." dit Francisco.