Det är en ny kemi som funnits äga rum i en molndroppe, en våt aerosol eller på ytan av en dammpartikel. Allt som krävs för att komma igång är naturliga händelser som dammstormar, havsvågor, vulkanutbrott och skogsbränder, som ökar mängden aerosoler i atmosfären.

Effekten av aerosoler på klimatet kan konkurrera med uppvärmningen av CO₂ men beror på den kemiska sammansättningen. Att mäta aerosolers storlek och "färg" och hur de förändras med tiden hjälper således forskare att bedöma deras klimateffekt. Dessa egenskaper förändras eftersom aerosoler ger ytor för vattenupptagning och kemiska reaktioner. Aerosoler påverkar också molnbildning och livslängd, och beroende på hur höga molnen är kan de orsaka uppvärmning eller nedkylning.

På grund av deras olika källor är atmosfäriska aerosoler kemiskt komplexa. De innehåller salter, organiska ämnen och övergångsmetaller. Det senare härstammar från mineraldamm, och järn är den mest förekommande övergångsmetallen i dessa partiklar.

Plymer av mineraldamm i atmosfären blandas med biomassabrännande rök under långväga transporter efter föroreningshändelser. En del av det organiska kolet i biomassabrännande rök är benägna att oxidera och komplexbildas med järn. Effektiviteten och naturen hos produkter från dessa reaktioner som sker under simulerade aerosol- och molnförhållanden förblir dock öppna forskningsfrågor.

I en nyligen publicerad publikation i Communications Chemistry , ett internationellt samarbete ledd av Hind Al-Abadleh från Wilfrid Laurier University, Marcelo Guzman från University of Kentucky och Akua Asa-Awuku från University of Maryland fokuserade på att studera till stor del outforskade reaktioner av järn med aminofenoler. Forskningen undersökte noggrant aminofenolernas roll för att bilda färgat kväveinnehållande organiskt kol.

Aminofenoler är exempel på kvävehaltigt organiskt kol, en viktig klass av brunt kol vars bidrag till klimatpåverkan och aerosol-molninteraktioner förblir en stor källa till osäkerhet i klimatmodeller på grund av deras kemiska komplexitet och varierande källor. Dessa aromatiska aminer har upptäckts i gasfasen och ultrafina partiklar från industriella utsläpp och från minskningen av nitrobensener och nitrofenoler från förbränning av biomassa.

De nya resultaten i denna publikation visar anmärkningsvärt effektiv bildning av mörkbruna till svarta sotliknande och vattenlösliga produkter under atmosfäriskt relevanta förhållanden.

Dessa produkter är oligomerer som innehåller 2-4 bensenringar med kväve- och hydroxylsubstituenter från den abiotiska järnkatalyserade oxidationen av aminofenolerna. Reaktionerna undersöktes i homogena (d.v.s. vattenfas) och heterogena system (d.v.s. vätske/fast gränsyta) med hjälp av Arizona-testdamm. Det visade sig att hygroskopiciteten hos reaktionsprodukterna är högre än den för levoglucosan, en framträdande proxy för biomassabränning av organisk aerosol. Den progressiva mörkningen av Arizona-testdamm med reaktionstid rapporterades också, med tydliga förändringar av optiska egenskaper, morfologi, blandningstillstånd och kemisk sammansättning.

Metallkatalyserad kemi är en dåligt förstådd gren av atmosfärsvetenskap trots den utbredda närvaron av järn och andra övergångsmetaller i partiklar, i moln- och dimdroppar och på naturliga och konstruerade ytor som exponeras för luften. Studien belyser förbisedda vägar som leder till omvandlingar av atmosfäriska aromatiska aminer i järnhaltiga dammsystem.

Dessa omvandlingar påverkar molnkondensationskärnbildningseffektiviteten hos flerkomponentaerosolpartiklar och förändrar aerosolarnas fysikalisk-kemiska egenskaper. Dessa potentiellt viktiga vägar saknas för närvarande i klimat- och atmosfärskemimodeller, och därför kommer våra resultat att hjälpa till att fylla luckan i vår förståelse av järnets kemi i aerosoler med olika grader av atmosfärisk bearbetning. + Utforska vidare

Äldre rökplymer från skogsbränder kan fortfarande påverka klimatet