Jyväskylän yliopisto

Superoksidi tuottaa humusta hajottavia hydroksyyliradikaaleja järvivedessä

Jaa

Tuore tutkimus osoitti, että superoksidi tuottaa tehokkaasti hydroksyyliradikaaleja järvivedessä. Erittäin reaktiiviset hydroksyyliradikaalit hajottavat humusta ja pystyvät puhdistamaan ihmisen tuottamat, huonosti hajoavat haitta-aineet luonnosta. Tutkimus julkaistiin Water Research -julkaisussa huhtikuussa 2020.

Superoksidi tuottaa hydroksyyliradikaaleja autokatalyyttisesti humukseen sitoutuneen raudan katalysoimana. Autokatalyysissa hydroksyyliradiaalit mahdollisesti muuttavat aromaattista humusta muistuttamaan hydrokinoneja, jotka pystyvät pelkistämään humukseen sitoutunutta rautaa. Kuva: Luca Carena/Torinon yliopisto
Superoksidi tuottaa hydroksyyliradikaaleja autokatalyyttisesti humukseen sitoutuneen raudan katalysoimana. Autokatalyysissa hydroksyyliradiaalit mahdollisesti muuttavat aromaattista humusta muistuttamaan hydrokinoneja, jotka pystyvät pelkistämään humukseen sitoutunutta rautaa. Kuva: Luca Carena/Torinon yliopisto

Mikrobit, auringon valo ja pelkistyneet yhdisteet tuottavat superoksidia ympäristössä. Superoksidi kuulu reaktiivisiin hapen muotoihin, vaikka sen reaktiivisuus orgaanisten yhdisteiden kanssa on vaatimatonta - ”super”-etuliitteestä huolimatta.

Superoksidi pystyy kuitenkin osallistumaan hapetus-pelkistysreaktioihin. Se pystyy pelkistämään hapettuneen rauta(III):n pelkistyneeksi rauta(II):ksi. Superoksidi voi myös itse pelkistyä vetyperoksidiksi. Vetyperoksidi ja rauta(II) tuottavat Fenton reaktiossa hydroksyyliradikaaleja, jotka hajottavat orgaanista ainetta tehokkaasti. Yllä mainittujen reaktioiden mukaan yhden hydroksyyliradikaalin voi tuottaa kolmesta superoksidista.

”Koska useat prosessit voivat tuottaa superoksidia järvivedessä, niin superoksidi on potentiaalinen hydroksyyliradikaalien lähde. Testasimme tätä ajatusta lisäämällä superoksidia järviveteen, joka sisälsi humukseen sitoutunutta rauta(III):a”, sanoo yliopistonlehtori Anssi Vähätalo Jyväskylän yliopistosta.

Superoksidi tuotti hydroksyyliradikaaleja

Superoksidin lisäys johti hydroksyyliradikaalien muodostumiseen. Tutkijoille tuli yllätyksenä se, että lisätty superoksidi tuotti 24-kertaa oletettua enemmän hydroksyyliradikaaleja. Hydroksyyliradikaalit reagoivat humuksen kanssa ja hajottivat sitä.

”Ilmeisesti nämä reaktiot synnyttivät lisää superoksidia ja johtivat hydroksyyliradikaalien tuoton autokatalyysiin. Vaatimattomasta reaktiivisuudestaan huolimatta superoksidilla onkin salainen supervoima, kun se pystyy tuottamaan järviveteen autokatalyyttisesti hydroksyyliradikaaleja”, pohtii Vähätalo.

Mihin superoksidin tuottamat hydroksyyliradikaalit pystyvät?

Viimeaikaiset tutkimukset ovat paljastaneet, että valtaosa mikrobeista tuottaa superoksidia. Koska mikrobeja on kaikkialla, niin superoksidiakin on aina havaittu kun sitä on mitattu luonnonvesistä. Pintavesissä rauta on sitoutunut humukseen ja pystyy tutkimuksemme mukaan katalysoimaan hydroksyyliradikaalien tuottoa superoksidista. Superoksidin tuottamat hydroksyyliradikaalit ovat todennäköisesti tärkeä osa järvien itsepuhdistuskykyä haitta-aineiden ja muun huonosti hajoavan orgaanisen aineen häviämisessä luonnosta. Asia on jäänyt aiemmin huomaamatta, sillä äärimmäisestä reaktiivisuudesta johtuen hydroksyyliradikaalien elinikä on sekunnin miljoonaosan luokkaa ja pitoisuudet ovat pieniä.

Hydroksyyliradikaalien äärimmäinen reaktiivisuus on eduksi tehostetuissa hapetustekniikoissa. Niissä hydroksyyliradikaalit ovat järein ase haitta-aineiden hajotukseen. ”Kokeeseemme lisätty superoksidin synnytti monin kertaisen määrän hydroksyyliradikaalia humukseen sitoutuneen raudan autokatalysoimana. Tämä on arvokas tieto haitta-aineiden hajoamistekniikoiden näkökulmasta. Haluttua lopputuotetta, reaktiivisia hydroksyyliradikaaleja, syntyi moniverroin lisättyyn lähtöaineeseen verrattuna ilman haitallisia kemikaaleja tai suurta energian kulutusta.”

Linkki artikkeliin Water research -julkaisuun:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043135420303195?via%3Dihub

Lisätietoja:
Anssi Vähätalo, Jyväskylän yliopisto, bio- ja ympäristötioeteiden laitos, anssi.vahatalo@jyu.fi+358 40 805 4744

Tiedottaja Tanja Heikkinen, tanja.s.heikkinen@jyu.fi, +358 50 581 8351
Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
https://www.jyu.fi/science/fi

Avainsanat

Kuvat

Superoksidi tuottaa hydroksyyliradikaaleja autokatalyyttisesti humukseen sitoutuneen raudan katalysoimana. Autokatalyysissa hydroksyyliradiaalit mahdollisesti muuttavat aromaattista humusta muistuttamaan hydrokinoneja, jotka pystyvät pelkistämään humukseen sitoutunutta rautaa. Kuva: Luca Carena/Torinon yliopisto
Superoksidi tuottaa hydroksyyliradikaaleja autokatalyyttisesti humukseen sitoutuneen raudan katalysoimana. Autokatalyysissa hydroksyyliradiaalit mahdollisesti muuttavat aromaattista humusta muistuttamaan hydrokinoneja, jotka pystyvät pelkistämään humukseen sitoutunutta rautaa. Kuva: Luca Carena/Torinon yliopisto
Lataa

Tietoja julkaisijasta

Jyväskylän yliopisto
PL 35
40014 Jyväskylä

http://www.jyu.fi

Jyväskylän keskustassa sijaitsevan yliopiston kauniilla puistokampuksella sykkii monitieteinen ja moderni tiedeyliopisto – ihmisläheinen ja dynaaminen yhteisö, jonka 2500 asiantuntijaa ja 15 000 opiskelijaa etsivät ja löytävät vastauksia huomisen kysymyksiin. Jyväskylän yliopisto on ollut tulevaisuuden palveluksessa jo vuodesta 1863, jolloin suomenkielinen opettajankoulutus sai alkunsa täältä. Voimanlähteenämme on moniarvoinen vuoropuhelu tutkimuksen, koulutuksen ja yhteiskunnan välillä. Vaalimme tutkimuksen ja koulutuksen tasapainoa sekä ajattelun avoimuutta – sytytämme taidon, tiedon ja intohimon elää viisaasti ihmiskunnan parhaaksi. www.jyu.fi

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi

Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat mediatiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.

Lue lisää julkaisijalta Jyväskylän yliopisto

Lähes neljän miljoonan euron rahoitus sosiaalityön tohtorikoulutukseen1.6.2020 12:25:53 EESTUutinen

Miten sosiaalityö voi hyödyntää kestävän siirtymän tutkimusta kamppailussa yhteiskunnallisen osallisuuden vahvistamiseksi? Jyväskylän yliopisto on saanut Euroopan komissiolta myönteisen lähes neljän miljoonan euron rahoituspäätöksen Kokkola yliopistokeskus Chydeniuksen sosiaalityön professori Aila-Leena Matthiesin johtamaan ja Jyväskylän yliopiston koordinoimaan tohtorikoulutushankkeeseen.

Toimiva työelämäyhteistyö oppimisen ekosysteemeissä28.5.2020 11:02:29 EESTTiedote

Valtakunnallisen eAMK – Oppimisen uusi ekosysteemi -hankkeen keskeisenä kehittämiskohteena on ollut ammattikorkeakoulujen välisen verkko-opiskelun ja siihen liittyvän digipedagogiikan kehittäminen sekä työelämäläheisyyden vahvistaminen. Jyväskylän yliopiston Koulutuksen tutkimuslaitos selvitti hankkeessa mitä työelämälähtöiset oppimisen ekosysteemit voisivat olla, millaisia piirteitä niistä tunnistetaan ja miten ne toimivat.

Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.

Tutustu uutishuoneeseemme