Onderzoekers van het Max Planck Institut für Chemie in Mainz en het Paul-Scherrer-Institut in Zwitserland hebben in kaart gebracht hoe giftige en allergie veroor-zakende stoffen in onze lucht ontstaan. Ze hebben lang levende reactieve zuurstof-tussenvormen aan het oppervlak van aerosol-deeltjes aangetoond. Deze zuurstofvormen overleven meer dan 100 s en reageren in deze tijd met andere stoffen zoals stikstofoxiden (NOx). Chemisch worden de zwevende deeltjes daarbij geoxideerd en genitreerd. Juist dat maakt roetdeeltjes giftiger en verhoogt de kans van pollen om allergische reacties te veroorzaken.
Hoewel wetenschappers al jaren vermoeden dat deze tussenvormen bestaan, gingen ze ervan uit dat ze in fracties van seconden weer ver-dwijnen en daarom nauwelijks invloed hebben op de chemische processen in de atmosfeer. De tussenvormen van zuurstof ontstaan als ozon met fijn stof zoals roet, polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK’s) of polleneiwitten reageert.
De onderzoeken lossen niet alleen de tegenstelling op tussen de theore-tische berekeningen en de metingen. De reactieve vormen van zuurstof zijn ook verantwoordelijk voor veel atmosferische en fysiologische veranderingen.
Toename van allergieën
De aerosol- onderzoekersgroep vermoedt dat de toename van allergieën in de industriële landen sterk samenhangt met deze reacties. Hoe meer ozon en stikstofoxyden door de uitstoot van industrie en voertuig uitlaatgassen ontstaan, des te vaker worden eiwitten zoals de berkenpollen genitreerd en dat is een aanslag op het immuunsysteem.
De foto toont berkenpollen met mogelijkheden voor allergische reacties. De kleuring geeft verschillen in de chemische samenstelling van de stuifmeel-korrels, die zowel aan de binnenkant als aan de oppervlakte allergene eiwitten kunnen bevatten. Het betreft een gecombineerde opname van een microscopische fluorescentie en een brightfield opname.
Eiwitten
De wetenschappers hebben aanwijzingen gevonden, dat eiwitten die op deze manier chemisch worden veranderd, daadwerkelijk heftigere allergische reacties kunnen veroorzaken dan de onveranderde vorm. Als deze vermoedens worden bevestigd, is het gevaar voor de menselijke gezondheid door uitlaatgassen groter dan tot nog toe werd vermoed.
De reactieve tussenvormen van zuurstof verklaren mogelijkerwijs ook een aantal directe schadelijke effecten voor de gezondheid door dieseluitlaat-gassen en tabaksrook. Ook hier reageert ozon gemakkelijk met de polycyclische aromaten aan de oppervlakken van de roet- en rookdeeltjes en vormt er lang levende zuurstof tussenvormen. Worden deze deeltjes ingeademd, dan grijpen ze direct in fysiologische processen in de menselijke longen en andere organen in.
Klimaatbeïnvloeding
De onderzoekers vermoeden bovendien, dat de zuurstof tussenvormen indirect ons klimaat beïnvloeden. Men vermoedt dat ze bij de vorming en de groei van organische fijnstofdeeltjes zijn betrokken. Deze zijn weer ontstaan uit vluchtige organische verbindingen van planten en industriële uitstoot. De deeltjes breken het zonlicht en beïnvloeden het ontstaan van wolken en neerslag en dat beïnvloedt weer de energiehuishouding van de aarde en de kringloop van het water.
De onderzoekers zullen aanvullende kinetische experimenten en omvangrijke rekenkundige simulaties uitvoeren om de effecten van de zuurstofvormen nauwkeuriger te onderzoeken. Bovendien willen ze met partners uit het biomedisch onderzoekcircuit de fysiologische effecten van genitreerde eiwitten onderzoeken.
