Forschende des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung (TROPOS) in Leipzig haben neue Reaktionspfade beim Abbau von Isopren in der Atmosphäre entdeckt, die für die Bildung organischer Aerosole weltweit bedeutsam sein könnten. Die Ergebnisse, veröffentlicht in Nature Communications, liefern ein tieferes Verständnis der Atmosphärenchemie.
Isopren, eine von Laubwäldern emittierte Verbindung, ist mit jährlich 600 Millionen Tonnen Kohlenstoff eine der wichtigsten Nicht-Methan-Verbindungen. Es wird in der Gasphase fast ausschließlich durch Hydroxylradikale abgebaut, was Peroxyradikale bildet. Diese Prozesse, besonders in den Tropen, sind entscheidend, doch waren die Reaktionspfade bisher nicht vollständig geklärt.
In Experimenten bei Atmosphärenbedingungen nutzte das TROPOS-Team hochempfindliche Massenspektrometrie, um Peroxyradikale und stabile Produkte nachzuweisen. Die Untersuchungen bestätigten bestehende Erkenntnisse, identifizierten aber erstmals neue C4- und C5-Produkte sowie hochoxidierte Peroxyradikale (C5H9O8 und C5H9O9), die in Sekunden über Autoxidation entstehen. Trotz einer geringen molaren Ausbeute von 0,3 % könnte die enorme Isoprenmenge diese Radikale global relevant machen.
Modellsimulationen schätzen eine jährliche Produktion von etwa vier Millionen Tonnen dieser Radikale, vergleichbar mit ähnlichen Produkten aus ?-Pinen, bisher als Hauptquelle hochoxidierter Gasphasenprodukte angesehen. Diese Radikale reagieren vor allem mit Stickstoffmonoxid zu organischen Nitraten oder mit Hydroperoxyradikalen, wobei letztere Reaktion noch unklar ist.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass hochoxidierte Isopren-Produkte Aerosolbildung und -wachstum beeinflussen könnten, mit Auswirkungen auf Klima und Strahlung. Weitere Studien sind nötig, um die Bedeutung dieser Prozesse für die Atmosphärenchemie und globale Klimamodelle zu klären.
