Добре відомо, що зважені в повітрі тверді частинки РМ2.5 можуть становити небезпеку для здоров'я.
З попередніх досліджень відомо, щовільні радикали утворюються в організмі людини, коли частинки розчиняються в поверхневої рідини дихальних шляхів. Тверді частинки зазвичай містять хімічні компоненти, наприклад, метали, такі як мідь і залізо, а також певні органічні сполуки. Вони обмінюються атомами кисню з іншими молекулами, і утворюються високореактівние з'єднання - такі, як перекис водню (H2O2), гідроксил (HO) і гідропероксіл (HO2), які викликають так званий окислювальний стрес. Наприклад, вони атакують ненасичені жирні кислоти в організмі, які більше не можуть служити будівельними блоками для клітин. До таких процесів лікарі відносять пневмонію, астму та інші респіраторні захворювання. Може бути спровокований навіть рак, оскільки вільні радикали також можуть пошкодити ДНК генетичного матеріалу.
Завдяки яскравому рентгенівському світлу відшвейцарського джерела світла SLS вчені змогли не тільки розглядати такі частинки окремо з роздільною здатністю менше одного мікрометра, але навіть зазирнули всередину частинок, поки всередині них протікають реакції. Для цього вони також використовували новий тип осередку, в якому можна моделювати різні атмосферні умови навколишнього середовища. Він може точно регулювати температуру, вологість та вплив газів і має ультрафіолетове світлодіодне джерело світла, яке замінює сонячне випромінювання.
Дослідники вивчили частинки, що містятьорганічні компоненти і залізо. Залізо надходить з природних джерел, таких як пустельна пил і вулканічний попіл, але також міститься у викидах від промисловості і транспорту. Органічні компоненти надходять як з природних, так і з антропогенних джерел. В атмосфері ці компоненти об'єднуються з утворенням комплексів заліза, які потім реагують на так звані радикали при впливі сонячного світла. Вони, в свою чергу, пов'язують весь доступний кисень і, таким чином, виробляють вільні радикали.
Зазвичай у вологий день велика частина вільнірадикали дифундує з частинок в повітря. У цьому випадку більше не буде додаткової небезпеки, якщо ми вдихаємо частинки, які містять менше вільних радикалів. Однак в сухий день ці радикали накопичуються всередині частинок і споживають весь доступний кисень за секунди. І це через в'язкості: тверді частинки можуть бути твердими, як камінь, або рідкими, як вода, але в залежності від температури і вологості вони також можуть бути напіврідкими.
Особливо тривожно те, що найвищіконцентрації вільних радикалів утворюються в результаті взаємодії заліза та органічних сполук у повсякденних погодних умовах: у середньому нижче 60% та температурах близько 20 градусів Цельсія, що також типово для внутрішніх приміщень.
«Раніше вважалося, що вільні радикалиутворюються у повітрі, якщо взагалі утворюються, коли дрібні частинки пилу містять порівняно рідкісні сполуки, такі як хінони. Це окислені феноли, які присутні, наприклад, у пігментах рослин та грибів. Нещодавно зрозуміли, що є багато інших джерел вільних радикалів у твердих частках. Як ми тепер визначили, ці відомі радикальні джерела можуть бути значно посилені у нормальних повсякденних умовах. Приблизно кожна двадцята частка є органічною та містить залізо».
Пітер Аарон Альперт, дослідник PSI Інституту Пауля Шеррера
Ті ж фотохімічні реакції, ймовірно, маютьмісце і в інших дрібних частинках пилу. Вчені підозрюють, що майже всі зважені частинки в повітрі таким чином утворюють додаткові радикали. Якщо це підтвердиться в ході подальших досліджень, то дослідникам терміново необхідно адаптувати моделі і критичні значення щодо якості повітря. Ця знахідка може бути додатковим фактором, який допоможе пояснити, чому у стількох людей виникають респіраторні захворювання або рак без будь-якої конкретної причини ..
У будь-якому випадку, у вільних радикалів є однапозитивна сторона, як також передбачає дослідження: вони атакують бактерії, віруси і інші патогени, присутні в аерозолях, і роблять їх нешкідливими. Цей зв'язок може пояснити, чому вірус SARS-CoV-2 має найкоротший час виживання на повітрі при кімнатній температурі і середньої вологості.
Читати також:
Фізики створили аналог чорної діри і підтвердили теорію Хокінга. До чого це призведе?
Послухайте, як ровер НАСА Perseverance пересувається по Марсу.
Люди можуть витримувати дуже низькі температури навіть без джерел тепла.