Waarom een chemische stof uit bosbranden langer in wolken blijft en schadelijk is voor mensen

Onderzoek naar de persistentie van DNP in de atmosfeer

Onderzoekers van de Universiteit van Bristol en de Central Laser Facility (CLF) hebben ontdekt waarom een giftige verbinding die in rook van bosbranden wordt aangetroffen, zich niet natuurlijk afbreekt wanneer deze oplost in atmosferische waterdruppels.

Deze ontdekking verklaart waarom 2,4-dinitrophenol (DNP)—een chemische verbinding die giftig is voor planten, dieren en mensen—langer actief kan blijven in de atmosfeer dan voorheen werd begrepen. Deze persistentie kan helpen verklaren waarom bruin koolstof uit bosbranden gedurende langere tijd bijdraagt aan de opwarming van de aarde. Het onderzoek is gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences.

Het onderzoeksteam heeft onderzocht hoe omgevingsomstandigheden de levensduur van DNP in de atmosfeer beïnvloeden. Het bleek dat wanneer DNP oplost in kleine luchtwaterdruppels die mist en wolken vormen, het resistenter wordt tegen het natuurlijke oxidatieproces dat normaal gesproken de verbinding zou afbreken.

DNP komt de atmosfeer binnen via verschillende bronnen, waaronder bosbranden. Eenmaal in de lucht, als onderdeel van bruine koolstofdeeltjes, absorbeert DNP zonlicht en zet dit om in warmte, wat bijdraagt aan de klimaatverandering. De verbinding is ook giftig voor levende organismen, waardoor de verlengde levensduur in de atmosfeer zowel een probleem voor het klimaat als voor de volksgezondheid vormt.

Bruin koolstof is een bruinachtige rook die vrijkomt wanneer organisch materiaal zoals bossen verbrandt. Het bevat gevaarlijke niveaus van organische chemicaliën die zowel korte als lange termijn gezondheidsproblemen veroorzaken. Naar schatting sterven jaarlijks 1,5 miljoen mensen door blootstelling aan rook van bosbranden.

Het onderzoek komt op een moment dat de frequentie van bosbranden wereldwijd toeneemt, met vier van de vijf slechtste jaren in de geschiedenis die zich sinds 2020 hebben voorgedaan. Ongebruikelijke locaties voor bosbranden, zoals het VK en Zweden, benadrukken de groeiende impact van klimaatverandering.

Naast bosbranden wordt DNP ook geproduceerd door:

• Voertuigemissies van zowel biobrandstoffen als fossiele brandstoffen
• Verwarming van woningen en vreugdevuren
• Gecontroleerd landbouwverbranding

Door de mechanismen te begrijpen die de atmosferische levensduur van DNP verlengen, kunnen onderzoekers methoden identificeren om te verminderen hoe lang deze schadelijke verbindingen actief blijven in het milieu. Deze kennis kan zowel luchtkwaliteitsbeheer als klimaatmodellering ondersteunen.

Dr. Igor Sazanovich, senior wetenschapper bij de STFC Central Laser Facility, zei: “Onze geavanceerde lasertechnieken stelden ons in staat om precies te observeren hoe DNP zich gedraagt op moleculair niveau wanneer het in contact komt met atmosferische waterdruppels. Wat we ontdekten was verrassend: de druppels beschermen deze giftige verbindingen daadwerkelijk tegen afbraak. Deze ontdekking kan de manier waarop we de persistentie van verontreinigende stoffen uit bosbranden in onze klimaatsystemen modelleren, veranderen.”