Hydrotrioxide: Bislang unentdeckte Substanzen in der Atmosphäre nachgewiesen

In der Atmosphäre haben Forschende eine neue Substanzklasse entdeckt. Die Hydrotrioxide, von denen pro Jahr Millionen Tonnen entstehen, sind kurzlebig und hochreaktiv. Unklar ist ihre Bedeutung für das Klima und die Gesundheit

Ein internationales Forschungsteam hat eine neue Substanzklasse in der Atmosphäre nachgewiesen. Hydrotrioxide sind superreaktive chemische Verbindungen, von denen pro Jahr Millionen Tonnen gebildet werden könnten, berichten die Wissenschaftler im Fachblatt „Science“. Die Stoffe könnten demnach Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und das Klima haben – doch welche genau, können die Chemiker noch nicht sagen.

In den untersten Schichten der Erdatmosphäre laufen ständig chemische Reaktionen ab, bei denen jährlich Hunderte Millionen Tonnen natürliche und menschengemachte Kohlenwasserstoffe umgesetzt werden. Schon länger vermuten Forscher, dass dabei auch Hydrotrioxide (ROOOH) entstehen. Diese reaktionsfreudigen Verbindungen bestehen aus drei aufeinanderfolgenden Sauerstoffatomen (O), einem Wasserstoffatom (H) und einem Kohlenstoff-haltigen Rest (R).

In der Chemie werden sie als Oxidationsmittel bei extrem niedrigen Temperaturen in organischen Lösungsmitteln produziert. Ob sie allerdings auch als Gas in der wärmeren Atmosphäre vorkommen, darüber wurde bisher nur spekuliert.

Hydrotrioxide „überleben“ in der Atmosphäre nur bis zu zwei Stunden

Forschende des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung (Tropos) wiesen nun mit Kollegen aus Kopenhagen und Pasadena (US-Bundesstaat Kalifornien) die Bildung von Hydrotrioxiden unter atmosphärischen Bedingungen nach. Dafür analysierten sie Umgebungsluft in einem sogenannten Freistrahl-Strömungsrohr per Massenspektrometer. Sie stellten fest, dass Hydrotrioxide aus der Reaktion von Peroxyradikalen (RO2) mit Hydroxylradikalen (OH) entstehen können.

Wälder: Die grüne Klimamaschine

„Es ist wirklich aufregend, die Existenz einer neuen allgemeingültigen Klasse von Verbindungen zu zeigen, die aus atmosphärisch häufig vorkommenden Vorläufern gebildet wird“, sagt Studienleiter Henrik Kjærgaard von der Universität Kopenhagen. Die Lebensdauer der Hydrotrioxide liege vermutlich zwischen 20 Minuten und zwei Stunden. Danach würden die Stoffe wieder abgebaut.

Tropos-Erstautor Torsten Berndt betont, weitere Forschung müsse nun die Rolle der Hydrotrioxide für Gesundheit und Umwelt ermitteln. So könnten sich die Trioxide etwa in Aerosolen, winzigen Partikeln in der Luft, lösen und neue Verbindungen eingehen, mit bislang unbekannten Wirkungen, ergänzt Kjærgaard: „Es ist leicht vorstellbar, dass sich in den Aerosolen neue Stoffe bilden, die beim Einatmen schädlich sind.“

Aerosole wirkten sich zwar auch auf das Klima aus, gehörten aber zu den Faktoren, die in Klimamodellen am schwierigsten zu beschreiben seien. Vermutlich würden Hydrotrioxide einen Einfluss darauf haben, wie viele Aerosole produziert werden. „Da Sonnenlicht von Aerosolen sowohl reflektiert als auch absorbiert wird, wirkt sich dies auf die Wärmebilanz der Erde aus“, erklärt Ko-Autorin Eva Kjærgaard.

Besorgt sind die Forscher indes nicht. „Diese Verbindungen gab es schon immer, wir wussten nur nichts von ihnen“, kommentiert Henrik Kjærgaard. „Aber die Tatsache, dass wir jetzt Beweise dafür haben, dass die Verbindungen gebildet werden und eine gewisse Zeit überleben, bedeutet, dass es möglich ist, ihre Wirkung gezielter zu untersuchen und zu reagieren, falls sie sich als gefährlich erweisen.“