Globala klimatförändringar ligger ofta i framkant i nationella och internationella diskussioner och kontroverser, men många detaljer om de specifika bidragande faktorerna är dåligt förstådda. Många frågor är fortfarande obesvarade om hur bred människors effekt på jordens skiftande klimat egentligen är.

Ny insikt om en produktiv förorening

Nu, PNNL-forskaren Dr. Xiao-Ying Yu och hennes team har upptäckt viktig information om bildandet av sekundära organiska aerosoler (SOA), som snabbt blir en primär förorening av klimatförändringar.

SOA är luftburna molekyler som produceras från organiska modermolekyler, ofta kända som flyktiga organiska föreningar (VOC), genom en rad fotokemiska reaktioner. VOC kommer in i atmosfären som gaser som släpps ut från biosfären och frigörs för närvarande i massiva mängder från mänsklig verksamhet, som att förbränna fossila bränslen som bensin, kol, och naturgas. VOC kan också komma från bekämpningsmedel och hushållsprodukter som färg, lim, och luftrenare. När det tas upp i luftburet vatten, VOC är grundade för reaktioner som bildar SOA.

Beroende på scenariot, SOA kan ha en kylande eller uppvärmande effekt på klimatet. Detta beror på att de både kan absorbera och reflektera ljus. Ljusabsorbering orsakar kylning, medan reflektion resulterar i uppvärmning. Således, SOA kan ha en dynamisk och oförutsägbar effekt på klimatförändringarnas utveckling.

SOA bidrar inte bara till atmosfäriska förändringar - de är också viktiga aktörer för människors hälsa och kan ha negativa effekter på vår andnings- och cirkulationsfunktion.

Vad de har hittat

Med hjälp av en speciell enhet - System för analys vid Liquid Vacuum Interface (SALVI) - uppfunnet av Yu, laget avslöjade flera bakomliggande faktorer och mekanismer bakom SOA -bildning, inklusive det lager av flytande vatten som ofta täcker ytan av luftburna partiklar och tar upp VOC. Teamets forskning genomfördes på EMSL, Environmental Molecular Sciences Laboratory, en amerikansk Department of Energy (DOE) användaranläggning som ligger vid PNNL. Yus forskning bygger på kemiska bildtekniker som utvecklats i hennes grupp på PNNL, såväl som ett arbete som omfattar cirka 10 till 15 års studier på ytor och gränssnitt. Teamets resultat visar att gränssnittet mellan vattenlagret och luften runt det är viktigt vid SOA -bildning eftersom det underlättar reaktionerna som skapar SOA från VOC. Lagets uppsats publiceras i Miljövetenskap och teknik .

Ändå, eftersom ljus spelar en så central roll i SOA -utvecklingen, det kan tyckas att risken för SOA -exponering skulle minska eller försvinna på natten. Inte så snabbt. Teamets följeslagare, publicerad i npj Klimat och atmosfärisk vetenskap , visar att både dag- och nattkemi kan förekomma, vilket betyder att SOA fortfarande bildas efter att solen gått ner. Även om de exakta orsakerna till detta ännu inte är klara, Yu och hennes team är på ett lovande spår. Medan flera kemiska arter som är avgörande för SOA -utveckling produceras av fotokemi, kluster av joner som involverar organiska (kolbaserade molekyler) och vatten som lagras i vätskeskiktet runt andra organiska ämnen har bara spekulerats i tidigare. Yu och hennes team fann att dessa klusterjoner kan vara lika viktiga för bildandet av SOA, möjliggör fortsatt bildning även efter solnedgången.

Genom att bättre informera globala processmodeller och förutsägelser, informationen som avslöjats av Yu och hennes kollegor om SOA kan hjälpa oss att bättre förstå de otaliga sätt som människor påverkar jordens klimat.