Radicali liberi trovati all'interno delle particelle solide più piccole di PM2,5

È noto che il particolato atmosferico PM2,5 può rappresentare un pericolo per la salute

persona.Le particelle con un diametro massimo di dieci micrometri possono penetrare in profondità nel tessuto polmonare e depositarsi lì. Contengono specie reattive dell'ossigeno chiamate radicali dell'ossigeno, che possono danneggiare le cellule polmonari. Più particelle ci sono nell’aria, maggiore è il rischio.

È noto da studi precedenti chei radicali liberi si formano nel corpo umano quando le particelle si dissolvono nel fluido superficiale delle vie respiratorie. Il particolato contiene tipicamente costituenti chimici come metalli come rame e ferro, nonché alcuni composti organici. Scambiano atomi di ossigeno con altre molecole per formare composti altamente reattivi come il perossido di idrogeno (H2O2), l'idrossile (HO) e l'idroperossile (HO2), che causano il cosiddetto stress ossidativo. Ad esempio, attaccano gli acidi grassi insaturi nel corpo che non possono più servire come mattoni per le cellule. I medici si riferiscono a processi come polmonite, asma e altre malattie respiratorie. Anche il cancro può essere provocato, poiché i radicali liberi possono anche danneggiare il DNA del materiale genetico.

Grazie alla brillante luce a raggi X diUtilizzando la sorgente luminosa svizzera SLS, gli scienziati sono stati in grado non solo di visualizzare tali particelle individualmente con una risoluzione inferiore a un micrometro, ma anche di guardare all'interno delle particelle mentre al loro interno si svolgevano le reazioni. Per fare ciò, hanno utilizzato anche un nuovo tipo di cella in grado di simulare un’ampia gamma di condizioni ambientali atmosferiche. Può regolare con precisione la temperatura, l'umidità e l'esposizione ai gas e dispone di una sorgente luminosa LED ultravioletta che sostituisce la radiazione solare.

I ricercatori hanno studiato particelle contenenticomponenti organiche e ferro. Il ferro proviene da fonti naturali come la polvere del deserto e la cenere vulcanica, ma si trova anche nelle emissioni dell'industria e dei trasporti. I componenti organici provengono da fonti sia naturali che antropiche. Nell'atmosfera, questi componenti si combinano per formare complessi di ferro, che poi reagiscono ai cosiddetti radicali quando esposti alla luce solare. A loro volta, legano tutto l'ossigeno disponibile e quindi generano radicali liberi.

Di solito in una giornata umida, la maggior parte è sciolta.i radicali si diffondono dalle particelle nell'aria. In questo caso, non c'è più pericolo aggiuntivo se inaliamo particelle che contengono meno radicali liberi. Tuttavia, in una giornata asciutta, questi radicali si accumulano all'interno delle particelle e consumano tutto l'ossigeno disponibile in pochi secondi. E questo è dovuto alla viscosità: i solidi possono essere solidi, come la roccia, o liquidi, come l'acqua, ma a seconda della temperatura e dell'umidità possono anche essere semiliquidi.

Ciò che è particolarmente allarmante è il valore più altoLe concentrazioni di radicali liberi si formano a causa dell'interazione tra ferro e composti organici nelle condizioni meteorologiche quotidiane: in media inferiori al 60% e temperature intorno ai 20 gradi Celsius, tipiche anche degli ambienti interni.

“Si pensava che i radicali liberisi formano nell'aria, se non del tutto, quando piccole particelle di polvere contengono composti relativamente rari come i chinoni. Si tratta di fenoli ossidati presenti, ad esempio, nei pigmenti di piante e funghi. Recentemente è diventato chiaro che ci sono molte altre fonti di radicali liberi nel particolato. Come abbiamo ora stabilito, queste fonti di radicali conosciute possono essere notevolmente potenziate in condizioni quotidiane del tutto normali. Circa una particella su 20 è organica e contiene ferro”.

Peter Aaron Alpert, ricercatore PSI presso l'Istituto Paul Scherrer

È probabile che si verifichino le stesse reazioni fotochimicheposto in altre piccole particelle di polvere. Gli scienziati sospettano che quasi tutte le particelle sospese nell'aria in questo modo formino ulteriori radicali. Se ciò è confermato da ulteriori ricerche, i ricercatori devono urgentemente adattare modelli e valori critici per la qualità dell'aria. Questa scoperta potrebbe essere un fattore aggiuntivo che può aiutare a spiegare perché così tante persone sviluppano malattie respiratorie o cancro senza una ragione specifica.

Comunque, i radicali liberi ne hanno unoSul lato positivo, lo studio suggerisce anche che attaccano batteri, virus e altri agenti patogeni presenti negli aerosol e li rendono innocui. Questo collegamento potrebbe spiegare perché il virus SARS-CoV-2 ha il tempo di sopravvivenza più breve in aria a temperatura ambiente e umidità moderata.

Leggi anche:

I fisici hanno creato un analogo di un buco nero e hanno confermato la teoria di Hawking. Dove porta?

Ascolta il rover Perseverance della NASA che si muove su Marte.

Gli esseri umani possono resistere a temperature molto basse anche senza fonti di calore.