Pražák, který zkoumá přímořskou atmosféru

Snem každého vědce je být autorem (či v dnešní době týmové práce spíše spoluautorem) výzkumné práce, kterou otiskne jeden ze dvou nejprestižnějších vědeckých časopisů světa, Science nebo Nature. Čtyřiatřicetiletému Pavlu Jungwirthovi z pražského Ústavu fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského Akademie věd se to povedlo. Výzkumný článek, jehož je spoluautorem, zveřejnil 14. dubna časopis Science.

Vědecký tým, jehož jste jako jediný Čech členem, se zabývá tím, jak smog ovlivňuje chemické reakce na rozhraní mezi mořem a atmosférou. Proč jste si vybral právě tento problém?

K tomuto projektu jsem se dostal, když jsem byl loni na vědeckém pobytu na Kalifornské univerzitě v Irvine. Tamní vědci už dříve objevili, že chlor z umělých, lidmi vyráběných plynů freonů poškozuje vrstvu ozonu, která vysoko v atmosféře chrání zemi před škodlivým ultrafialovým zářením. Před pěti lety za to dostali Nobelovu cenu. Jiní výzkumníci z téže univerzity pak začali zkoumat podobné významné reakce probíhající při zemi nebo nad mořem. Potřebovali někoho, kdo by se podílel na teoretické části výzkumů, a nabídli tuto práci mně.

Co jste tedy přesně dělal?

V našem osmičlenném týmu jsou jednak vědci, kteří provádějí laboratorní měření, a dále pak lidé, kteří se zabývají počítačovým modelováním těchto chemických procesů a k nimž patřím i já. Experimentátoři sledují v obrovské nádrži reakce mezi znečištěným vzduchem a mořskou solí. Ostatní se pak snaží simulovat studované procesy na molekulové úrovni a také vytvářet model přímořské atmosféry. Protože jde o práci s počítačem, mohl jsem v ní pokračovat i po návratu do Prahy. Pak porovnáváme výsledky z pokusných měření a z počítačového modelování, abychom odhalili, co se při těchto reakcích přesně děje.

To se nedá zjistit rovnou při pokusu?

Při pokusu není možné sledovat všechny mezikroky, dá se spíše rozpoznat výsledek celé reakce. Počítačový model, který jsme sestavili, však umožňuje sledovat, co se děje s každým atomem. Zcela zásadní také je, že se předpovědi založené na našem modelu výborně shodují jak s laboratorními měřeními, tak s pozorováním v přírodě na pobřeží Tichého a Atlantského oceánu.

Na co jste přišli?

Mořské vlnobití vystřikuje nepatrné kapičky slané vody do vzduchu. Na slunci se velká část vody z kapiček rychle odpaří a ve vzduchu zůstávají mikroskopické koncentrované částečky (aerosoly) mořské soli. V tom by ještě nebyl problém, jde o normální přírodní jev. A však ve vzduchu je také smog, zejména z automobilů a průmyslových podniků. Jednou z nejhorších zplodin je ozon. Nikoli ten užitečný, vysoko ve stratosféře, ale přízemní ozon, o němž už vědci vědí, že poškozuje lidské plíce. My jsme nyní objevili, že tento ozon reaguje za přítomnosti slunečního záření s aerosoly mořské soli s vysokým obsahem chloridu sodného, a při reakcích se uvolňuje chlor. Ten je sám o sobě jedovatý, koneckonců za první světové války se používal jako bojový plyn. Navíc chlor reaguje s dalšími složkami smogu, s oxidy dusíku a síry, a tím vznikají další škodlivé sloučeniny.

Nebezpečí, které jste nově popsali, tedy existuje pouze u moře?

Tam především, a ne náhodou jsme celý výzkum začali v blízkosti Los Angeles, což je nejznečištěnější přímořské město ve Spojených státech. Ale vítr může vzniklé sloučeniny zanést až tisíc kilometrů do vnitrozemí. Naším cílem bylo popsat, jaké reakce zde probíhají, už jsme nesledovali, jaký vliv mají právě takto vzniklé chemikálie na zdraví lidí, na zvířata a na rostliny. Z literatury je však už známé, že tyto sloučeniny jsou vysoce škodlivé. Asi stojí za to připomenout, že tam, kde není smog, který do značné míry produkují automobily, tyto nebezpečné reakce proběhnout nemohou. Našli jsme vlastně další důkaz rizika dnešního typu automobilismu založeného na spalovacích motorech.