Atmosfäriska partiklar med högt vatteninnehåll även kända som aerosoldroppar finns allmänt på jorden och spelar en betydande roll i planetkemin och meteorologin. Dessa partiklar produceras i allmänhet i relativt ren luft efter utsläpp av gaser som kärnbildar och kondenserar. Många gånger domineras denna process av organiska syror som har observerats i kraftigt förorenade städer. En utmanande fråga som nyligen har tilldragit sig många experters intresse är den okända mekanismen genom vilken organiska karboxylsyror löses upp från gasfasen till sådana vattenhaltiga partiklar.

I det nya arbetet av prof. Marcelo Guzman och hans studenter Alexis Eugene och Elizabeth Pillar vid University of Kentucky i samarbete med A.J. Colussi från Caltech, mikrometerstora droppar användes för att visa att ättiksyra och pyrodruvsyra beter sig som starkare syror på luftsidan på vattenytan än när de löses i bulkvatten.

För detta ändamål använde forskarna online elektrosprayjonisering (OESI) för att generera mikrodroppar, i en process som dominerades av pneumatiskt assisterad aerosolisering av vätskeprover vid fast pH. Mikrodropparna i OESI påverkades av syramolekyler från gasfasen innan jonerna genererades och detekterades av en masspektrometer (MS). Tekniken möjliggjorde effektiv observation av en av de mest grundläggande kemiska reaktionerna, överföringen av protoner från syramolekylerna till vattenytan.

Marcelo Guzmans grupp vid University of Kentucky snubblade över surhetshöjning av mikrodroppar när de försökte analysera prover med OESI-MS. Forskarna märkte att ättiksyra och pyrodruvsyramolekyler båda var starkare syror på vattenytan. "De var förmodligen mer benägna att överföra en proton när de nådde ytan av vatten som kom från luft, till och med mer än 50 och 500 gånger", " säger Guzman. Forskarna drog slutsatsen att beteendet och stabiliteten för varje syra- och baspar vid gränssnittet spelade en viktig roll i detta fenomen. Resultaten av detta arbete kommer att hjälpa till att tolka hur vanliga karboxylsyror som finns i aerosoler, moln och dimvatten beter sig i atmosfären och bidrar till att utforma strategier för att minska luftföroreningarna.