Diterpenen uit bomen vormen aerosolen, wat leidt tot aanpassingen in atmosferische modellen

Seizoensgebonden gemiddelde emissies van diterpenen voor 2018

Verbonden aan bomen, kunnen diterpenen een eerder niet overwogen impact hebben op de vorming van deeltjes in de atmosfeer.

Een studie van het Instituut voor Milieu Diagnose en Waterstudies (IDAEA) van de Spaanse Nationale Onderzoeksraad (CSIC) en het Instituut voor Atmosferisch en Aardwetenschappelijk Onderzoek (INAR) aan de Universiteit van Helsinki, is de eerste die de totale emissies van diterpenen door vegetatie wereldwijd kwantificeert en hun potentieel om aerosolen te vormen. Dit vertegenwoordigt een aanpassing van de atmosferische modellen tot nu toe. De bevindingen zijn gepubliceerd in Communications Earth & Environment.

Terpenen zijn vluchtige natuurlijke verbindingen die door planten worden uitgezonden en essentieel zijn voor plantcommunicatie, bestuiving en verdediging tegen herbivoren. Ze zijn bijvoorbeeld verantwoordelijk voor de karakteristieke “bosgeur” na de regen of op een warme dag. Eenmaal in de atmosfeer reageren terpenen met andere verbindingen zoals ozon, wat leidt tot de vorming van deeltjes (ook wel aerosolen genoemd). Deze aerosolen beïnvloeden de luchtkwaliteit en de ademhalingsgezondheid, reflecteren zonnestraling en fungeren als zaadjes voor wolkdruppels.

De reden dat diterpenen niet waren opgenomen in atmosferische modellen, was omdat ze werden beschouwd als niet-vluchtig vanwege hun hoge molecuulgewicht. Dankzij modernere en krachtigere analytische technieken heeft het wetenschappelijke team echter aangetoond dat diterpenen inderdaad in aanzienlijke hoeveelheden in de lucht worden uitgestoten en kunnen bijdragen aan de vorming van aerosolen.

De resultaten van laboratoriumexperimenten met de diterpeen kaurene toonden aan dat diterpenen snel kunnen worden omgevormd tot deeltjes bij reacties met ozon, met een efficiëntie van ongeveer 10%. “Deze 10% efficiëntie betekent dat een tiende van de kaurene massa die in de atmosfeer wordt uitgestoten, aerosol zal vormen. Op basis van onze eerdere chemische kennis over hoe moleculaire structuren de vorming van aerosolen beïnvloeden, verwachten we dat de meeste andere diterpenen zelfs nog hogere efficiënties kunnen bereiken,” zegt Mikael Ehn, professor aan de Universiteit van Helsinki, die de laboratoriumexperimenten van de studie leidde. Het oxidatie- en aerosolvormingspotentieel van verschillende terpenen is de afgelopen tien jaar een belangrijk aandachtspunt geweest voor zijn onderzoeksgroep aan INAR.

“Deze studie vertegenwoordigt een paradigmaverschuiving in ons begrip van de atmosferische samenstelling, aangezien diterpenen tot nu toe niet werden beschouwd als belangrijke elementen in de vorming van aerosolen,” zegt Ana María Yáñez-Serrano, een onderzoeker aan het Instituut voor Milieu Beoordeling en Wateronderzoek (IDAEA-CSIC) en eerste auteur van de studie.