Det bruna diset som hänger över Mexico City består till stor del av brunt kol. Bildas genom en komplex blandning av föroreningsfödda och naturliga kemikalier i atmosfären, brunt kol är mycket lättabsorberande. Ser man på bilden, föreställ dig att stå på gatan under detta dis:det är en filt av värme med en obehaglig lukt. Denna filt påverkar inte bara välbefinnandet för invånare som lever under dess förtrollning, det påverkar energibalansen mellan jorden och solen. Att förstå dess inverkan kommer att hjälpa forskare att plugga in brunt kol i modellerna och hjälpa till att projektera klimatpåverkan. Kredit:Pacific Northwest National Laboratory
Allestädes närvarande men ändå mystisk. Ljusabsorberande, kolhaltiga partiklar, även känd som brunt kol, är vanliga i atmosfären men ändå mycket varierande. Forskare arbetar med att fylla i kunskapsluckor i hur de bildas, deras kemiska egenskaper, och hur mycket ljus de absorberar.
En forskargrupp ledd av Pacific Northwest National Laboratory genomförde kontrollerade experiment i PNNL:s miljökammare för att efterlikna de kemiska reaktionerna som äger rum i atmosfären. De tittade på effekterna av olika partikelingredienser (prekursorer), reaktionsförhållandena (temperatur och ljus), och mängden luftfuktighet (relativ fuktighet) vid bildning av brunt kol och åldrande. Resultaten tyder på att brunt kol bildades från vanligt, Människoorsakad förorening kan ha en betydande inverkan på jordens energibalans. Ytterligare, deras arbete indikerar behovet av att noggrant se över hur brunt kol är representerat i klimatmodeller.
Det finns två typer av kolhaltiga (organiska) atmosfäriska partiklar och båda är mycket bra på att absorbera solljus – alltså, viktiga att betrakta som atmosfäriska varmare. Svarta kolpartiklar är fina partiklar som släpps ut vid högtemperaturförbränning av främst fossila bränslen, som i dieselmotorer. Bruna kolpartiklar släpps ut vid förbränning av organiskt material, eller biomassa, såsom naturliga eller mänskliga bränder, skörderester, och markröjning. Dock, Ny forskning har visat att brunt kol också kan bildas när blandningar av naturliga och mänskligt tillverkade kemikalier reagerar tillsammans i atmosfären i närvaro av solljus för att producera "sekundära" organiska aerosoler (SOA). Forskningen tyder på att detta sekundära bruna kol kan ha betydande effekter på lokalt eller regionalt klimat, ger nya insikter om hur man bättre kan utvärdera SOA-effekter i klimatmodeller.
Dr. John Shilling visas stå i PNNL:s banbrytande miljökammare, används av forskare för att simulera, under kontrollerade förhållanden, de kemiska reaktioner och mikrofysiska processer som sker i den naturliga atmosfären. Data som genereras i detta laboratorium används för att minska osäkerheten förknippad med representation av den organiska aerosolens livscykel i klimatmodeller. Atmospheric Research Chamber ligger i Atmospheric Measurements Laboratory i Richland, Washington. Kredit:Pacific Northwest National Laboratory
PNNL-forskargruppen, inklusive medarbetare från Concordia University, genomförde en serie experiment i PNNL:s miljökammare för att undersöka effekterna av flera välkontrollerade parametrar på absorption av brunt kol, inklusive typer av flyktiga organiska kolprekursorer, kväveoxidkoncentrationer, relativa fuktighetsnivåer och ljusexponering (fotolysåldringstid). Förutom att använda den lösningsbaserade spektrometern för att mäta ljusabsorption, de tillämpade också masspektrometritekniker för att gräva i den kemiska sammansättningen av SOA-produkter. Dessa mätningar tillsammans ger information om båda brytningsindexen, eller ljusabsorptionskoefficienter för brunt kol och deras kemiska egenskaper.
Forskare planerar en mer detaljerad analys av kemiska sammansättningar som svarar på ljusabsorption. De inneboende SOA-bildningsmekanismerna, som väsentligt förändras av miljöförhållandena, är en ytterligare undersökningsväg.
