Bilim insanları, atmosferik koşullar altında ilk defa süper tepkisel kimyasal bileşenlerden oluşan tamamen yeni bir sınıf keşfetmiş. Kopenhag Üniversitesinde çalışan araştırmacılar, uluslararası meslektaşlarıyla birlikte trioksit adı verilen bu bileşenlerin oluşumunu belgelemişler. Son derece oksitleyici bir kimyasal olan bu trioksitler, büyük ihtimalle hem insan sağlığını hem de küresel iklimi etkiliyor.
Yaygın şekilde bilinen kimyasal bileşenlerden biri de hidrojen peroksit. Tüm peroksitler, birbirine bağlı iki oksijen atomu taşıyor ve böylece yüksek oranda tepkisel hale gelip, sıklıkla da tutuşup patlayabilen bir duruma geçiyorlar. Diş ve saçların rengini açmaktan yaraların temizlenmesine ve hatta roket yakıtı şeklinde kullanılmaya kadar pek çok kullanım alanları bulunuyor.
Son yıllarda, atmosferde trioksitlerin (birbirine bağlı üç oksijen atomundan oluşan ve bu sayede peroksitlerden çok daha tepkisel olan kimyasal bileşenler) de bulunup bulunmadığıyla ilgili tahminler yürütülüyordu. Fakat bu durum, şimdiye kadar hiç kesin şekilde kanıtlanamamıştı.
Kopenhag Üniversitesi Kimya Bölümünde çalışan ve üç gün önce Science bülteninde yayımlanan makalenin kıdemli yazarı olan Profesör Henrik Grum Kjærgaard, “İşte şimdi bunu başarmış bulunuyoruz” diyor.
Kjærgaard şöyle devam ediyor: “Keşfettiğimiz bu bileşen tipi, yapısı bakımından eşsiz. Son derece oksitleyici olduklarından, çok büyük ihtimalle henüz ortaya çıkarmadığımız bir sürü etki meydana getiriyorlar.”
Hidrotrioksit (ROOOH) şeklinde bilinen bu yapılar, tamamen yeni bir kimyasal bileşen sınıfı. Kopenhag Üniversitesinde çalışan araştırmacılar, Leibniz Troposfer Araştırmaları Enstitüsü ve California Teknoloji Enstitüsünde (Caltech) çalışan meslektaşlarıyla beraber bu bileşenlerin atmosferik koşullar altında oluştuğunu göstermişler.
Bilim insanları ayrıca hidrotrioksitlerin, aralarında izopren ve dimetil sülfitin de yer aldığı birkaç bilinen ve yaygın biçimde yayılan bileşenin atmosferdeki bozunması sırasında oluştuklarını da göstermişler.
Kimya Bölümünde doktora öğrencisi ve çalışmanın ikinci yazarı olan Jing Chen şöyle aktarıyor: “Artık doğrudan gözlem yoluyla bu bileşenlerin gerçekten atmosferde oluştuğunu, şaşırtıcı derecede istikrarlı olduklarını ve neredeyse bütün kimyasal bileşenlerden ortaya çıkabildiklerini gösteriyor olabilmemiz oldukça önemli. Artık tüm spekülasyonlar sona ermeli.”
Hidrotrioksitler, iki tip radikal arasındaki tepkimeyle oluşuyor. Araştırmacılar neredeyse bütün kimyasal bileşenlerin atmosferde hidrotrioksit oluşturacağını düşünürken, bileşenlerin ömrünün ise dakikalardan saatlere kadar değişiklik gösterdiğini tahmin ediyorlar. Bu durum ise bileşenlerin, atmosferdeki diğer pek çok bileşen ile tepkimeye girecek kadar istikrarlı olmasını sağlıyor.
Aerosollerce emiliyor olabilirler
Araştırma takımı ayrıca trioksitlerin, aerosol şeklinde bilinen ve sağlık tehlikesi taşıyıp solunumsal hastalıklar ile kalp damar hastalıklarına yol açan, havada gezen ufak parçacıklara girebildiklerinden kuşkulanıyor.
“Çok büyük ihtimalle aerosollere giriyorlar ve yeni etkilere sahip yeni bileşenler meydana getiriyorlar” diyor Kjærgaard. “Aerosollerde oluşan bu yeni bileşenlerin solunmaları halinde zararlı olduklarını hayal etmek zor değil. Fakat sağlığa dönük olası etkileri konusunda daha fazla araştırma yapılması gerekiyor.”
Aerosoller iklim üzerinde etki meydana getirse de, iklim modellerinde tarif edilmesi en zor şeylerden biri. Araştırmacılara göre hidrotrioksitlerin oluşan aerosol sayısını etkileyebilmesi yüksek bir ihtimal.
Çalışmanın eş yazarı ve doktora öğrencisi olan Kjærgaard, “Güneş ışığı aerosollerce hem yansıtıldığı hem de emildiğinden, bu durum Dünya’nın ısı dengesini etkiliyor; yani Dünya’nın soğurduğu ve uzaya geri gönderdiği Güneş ışığı oranını” diyor. “Aerosoller bileşen emdiğinde büyüyor ve Dünya’nın iklimini de etkileyen bulut oluşumuna katkıda bulunuyor.”
Bileşenin etkilerinin daha fazla incelenmesi gerekiyor
Araştırmacılar, hidrotrioksitlerin keşfedilmesinin yaydığımız kimyasalların etkileri konusunda daha fazla şey öğrenmemize yardımcı olacağını düşünüyor.
“Çoğu insan faaliyeti, kimyasal bileşenlerin atmosfere yayılmasına yol açıyor. Dolayısıyla eylemlerimizin gelecekte atmosferi nasıl etkileyeceğini tahmin edeceksek, atmosferik kimyayı belirleyen tepkimelere dönük bilgiler büyük önem taşıyor” diyor çalışmanın eş yazarı ve doktora sonrası araştırma görevlisi Kristan H. Møller.
Fakat yeni keşiften ne Møller ne de Kjærgaard endişe duyuyor:
Jing Chen sözlerini şöyle bitiriyor: “Bu bileşenler her zaman vardı, sadece biz bilmiyorduk. Fakat artık bu bileşenlerin oluştuğunu ve belli bir süre devam ettiğini gösteren kanıtlarımız olduğundan, etkilerini daha hedefli biçimde incelemek ve tehlikeli oldukları keşfedilirse yanıt vermek mümkün. Araştırmacılar olarak, çözüm bulmada daha iyi hale gelmek istiyorsak esnek görüşlü olmalıyız.”
Hidrotrioksitler nasıl oluşuyor?
Kimyasal bileşenler atmosferde oksitlendiğinde, sık sık OH radikalleriyle tepkimeye girip genelde yeni bir radikal oluşturuyorlar. Bu radikal oksijen ile tepkimeye girdiğinde, peroksit (ROO) adı verilen ve karşılığında OH radikaliyle tepkimeye girerek hidrotrioksit oluşturabilen üçüncü bir radikal meydana getiriyor.
Tam olarak ne kadar?
İzopren, atmosfere en sık yayılan organik bileşenlerden biri. Yeni çalışmada, yayılan tüm izoprenlerin yaklaşık %1’nin hidrotrioksitlere dönüştüğü gösteriliyor.
Araştırmacılar atmosferdeki ROOOH yoğunluklarının, cm3 başına 10 milyon kadar olduğunu tahmin ediyor. Buna karşılık atmosferdeki en önemli oksitleyicilerden biri olan OH radikalleri ise cm3 başına yaklaşık 1 milyon radikalde bulunuyor.
Kaynak: Kopenhag Üniversitesi Fen Bilimleri Fakültesi. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
