Des réactions d’oxydation hétérogènes peuvent se produire lors du mélange de produits chimiques qui se trouvent dans deux états physiques différents, tels qu’un liquide et un gaz; par exemple, dans l’atmosphère, la réaction des radicaux libres de nitrate gazeux (NO3) atteignant la surface humide des particules d’aérosol contenant des polluants aromatiques provenant des incendies de forêt.
Dans une telle situation, la réaction hétérogène convertit les phénols en composés nitroaromatiques absorbant la lumière du soleil. Le processus devrait être important pendant la nuit, lorsque la concentration des pics de radicaux nitrates et des contaminants dangereux peut être transformée à la surface des particules en suspension par des mécanismes qui n’avaient pas été envisagés auparavant par les scientifiques de l’atmosphère.
Compte tenu de la vaste répartition des particules présentes dans l’air, ce processus nocturne devrait être assez fréquent dans les régions touchées par la pollution due aux incendies de forêt ou à la combustion de combustibles fossiles. Par conséquent, les molécules phénoliques peuvent jouer un rôle actif dans la modification de l’absorption de la lumière solaire par les particules atmosphériques et la structure chimique, qui à leur tour affectent la qualité de l’air et le climat.
« Les manuels précédents expliquaient généralement que les composés nitroaromatiques sont formés par des réactions de nitration en phase gazeuse, mais nos nouveaux travaux démontrent que les réactions sur des surfaces d’aérosols humides sont très efficaces pour produire des nitrophénols », a déclaré le professeur Marcelo Guzman du département de chimie de l’université. du Kentucky.
« Il n’y a pas eu d’examen scientifique antérieur des réactions de nitration se produisant à l’interface de l’eau et de l’air, de la manière dont ces processus sont initiés ou des mécanismes par lesquels les radicaux nitrates peuvent contribuer à de telles réactions. »
Les phénols sont des polluants primaires rejetés dans l’air lors d’incendies de forêt ou produits dans l’atmosphère lorsque des solvants provenant de raffineries de combustibles fossiles et d’autres industries fuient dans l’air et sont oxydés. L’étude, publiée dans Sciences et technologie de l’environnementrapporte que les phénols transfèrent favorablement un électron aux radicaux nitrate ou se fixent temporairement à la molécule.
Ces mécanismes devraient fonctionner pour d’autres composés atmosphériques réagissant avec les radicaux nitrates. Par exemple, lors de la décomposition des aromatiques exposés à l’ozone, la molécule d’acide muconique se forme. L’étude a également comparé les résultats des réactions de nitration à celles entraînées par l’ozone à l’interface de l’eau et de l’air.
Des études connexes ont montré que les nouvelles molécules jaunâtres produites absorbent plus de lumière solaire, augmentant les propriétés d’absorption des particules atmosphériques. Sur la base de la plus grande absorption de la lumière solaire par les produits, le terme carbone brun est souvent utilisé pour désigner ce matériau jaunâtre.
Le professeur Guzman a conclu: « La formation de produits de nitrate organique jaune augmente l’absorbance des aérosols atmosphériques, affectant probablement le forçage radiatif des particules, un facteur qui a été négligé pendant longtemps. »
Plus d’information:
Md Sohel Rana et al, Oxydation des catéchols à l’interface air-eau par les radicaux de nitrate, Sciences et technologie de l’environnement (2022). DOI : 10.1021/acs.est.2c05640