Международная исследовательская группа смогла экспериментально показать в лаборатории совершенно новый путь реакции для крупнейшего природного источника серы в атмосфере. Команда из Института тропосферных исследований им. Лейбница (TROPOS), Университета Инсбрука и Университета Оулу в настоящее время сообщает в Journal of Physical Chemistry Letters о новом механизме разложения диметилсульфида (DMS), который высвобождается в основном океаны. Новые результаты показывают, что важные этапы круговорота серы на Земле еще не были должным образом поняты, поскольку они ставят под сомнение ранее предполагаемые пути образования диоксида серы (SO2), метансульфоновой кислоты (MSA) и карбонилсульфида (OCS) на основе DMS. деградации, которые сильно влияют на климат Земли через образование природных частиц и облаков.
В лабораторных исследованиях в TROPOS в Лейпциге использовалась система со свободной струей, которая позволяет исследовать реакции окисления в атмосферных условиях без возмущающих эффектов стенки. Продукты реакций измеряли на современных масс-спектрометрах с использованием различных методов ионизации. Исследования процесса разложения диметилсульфида (ДМС; CH3SCH3) показали, что он преимущественно протекает по двухстадийному процессу радикальной изомеризации, в котором в качестве стабильного промежуточного продукта образуется HOOCH2SCHO, а также гидроксильные радикалы. Теоретические предположения об этом пути реакции существуют уже четыре года, но немецко-австрийско-финская команда только сейчас смогла это доказать.«Взаимодействие оптимальных условий реакции и высокочувствительных методов обнаружения позволяет нам почти непосредственно заглянуть в реакционную систему», - сообщает доктор Торстен Берндт из TROPOS, отвечающий за исследования. Новый путь реакции значительно быстрее, чем традиционные бимолекулярные радикальные реакции с монооксидом азота (NO), гидроперокси (HO2) и пероксирадикалами (RO2). «Мы надеемся, что дальнейшие исследования разложения промежуточного соединения HOOCH2SCHO дадут нам ясность в отношении каналов образования, особенно диоксида серы (SO2) и карбонилсульфида (OCS)», - продолжил Берндт о предстоящих исследованиях.
Диметилсульфид (ДМС) представляет собой серосодержащий органический газ, который встречается практически везде: продукт разложения бактерий, например, является частью неприятного запаха изо рта человека. С другой стороны, большое количество ДМС, которое образуется и выделяется в процессе разложения в океане, имеет важное значение для климата: по оценкам, ежегодно в атмосферу выбрасывается от 10 до 35 миллионов метрических тонн из морской воды. Таким образом, ДМС является крупнейшим естественным источником серы в атмосфере. В результате реакции с гидроксильными радикалами из SO2 и метансульфокислоты (МСК) образуется серная кислота (H2SO4), играющая основную роль в образовании природных частиц (аэрозолей) и облаков над океанами. Карбонилсульфид (OCS) также важен, так как его низкая реакционная способность в атмосфере позволяет ему смешиваться с стратосферой, где он способствует образованию аэрозолей серной кислоты и, таким образом, охлаждению атмосферы Земли.
Новые данные о путях разложения ДМС помогают улучшить знания об образовании природных аэрозолей. Вклад аэрозолей и возникающих в результате облаков по-прежнему остается самой большой неопределенностью в климатических моделях. В отличие от парниковых газов, таких как углекислый газ, процессы образования облаков гораздо сложнее и труднее моделировать.
Исследование было проведено Европейским исследовательским советом (ERC), Рамочной программой исследований и инноваций Европейского Союза (проект SURFACE Horizon-2020 (717022) и программа MSCA (764991)) и Академией Финляндии (308238). & 31475).