Forskare vid Tammerfors universitet har upptäckt att svaveltrioxid kan bilda andra produkter än svavelsyra i atmosfären genom att interagera med organiska och oorganiska syror.
Dessa tidigare okaraktäriserade sura svavelsyraanhydridprodukter är nästan säkert viktiga bidragsgivare till ny partikelbildning i atmosfären och ett sätt att effektivt införliva karboxylsyror i atmosfäriska nanopartiklar. Bättre förutsägelse av aerosolbildning kan hjälpa till att stävja luftföroreningar och minska osäkerheten kring klimatförändringar.
Även om det länge har antagits att det enda ödet för gasformiga SO3 vid vilken rimlig luftfuktighet som helst sker snabb omvandling till svavelsyra, betydande nivåer av SO3 har nyligen visat sig ackumuleras under förorenade förhållanden i städer, vilket indikerar luckor i vår förståelse av dess bildnings- och förlustprocesser.
Forskarna inom aerosolfysik vid Tammerfors universitet och deras medarbetare har nu visat att samspelet mellan SO3 och några av de mest förekommande syramolekylerna i atmosfären leder snabbt till sura svavelsyraanhydridmolekyler, som har alla kännetecken för att vara mycket effektiva på att bilda nya partiklar och följaktligen påverka klimatdynamiken.
I sitt arbete använde forskarna en kombination av laboratorieexperiment och kvantkemiska beräkningar för att undersöka reaktionsprodukterna av SO3 med både organiska och oorganiska syror under relevanta omgivningsförhållanden av tryck och temperatur. Fältmätningar validerade ytterligare relevansen av dessa reaktioner i olika kemiska miljöer, inklusive stadsområden, marina och polära områden och vulkaniska plymer.
"De studerade syrorna kan fungera som effektiva sänkor för gasformigt SO3 i atmosfären, vilket påverkar svavelsyrakoncentrationer och aerosolegenskaper. Dessa resultat utmanar avsevärt förståelsen av atmosfärisk kemi genom att identifiera nya vägar för partikelbildning och transportmekanismer för karboxylsyror", säger en av huvudförfattarna, Dr. Avinash Kumar från Tammerfors universitet.
Föreliggande fynd visar också en direkt gasfasväg till organiska svavelföreningar, vilket är relevant för svavelhalten i atmosfäriska aerosoler som vanligtvis ansågs härröra från flerfasreaktioner.
"Vikten av dessa reaktioner innebär att tillförlitligheten hos nuvarande atmosfärskemimodeller kommer att förbättras avsevärt med deras inkorporering, särskilt för att förstå aerosolbildning i regioner med hög svavelhalt", tillägger Dr. Siddharth Iyer från Tammerfors universitet.
Bättre förutsägelser om aerosolbildning kan leda till förbättrade strategier för att hantera luftföroreningar och mildra dess påverkan på det globala klimatet.
Forskningen utfördes i samarbete med externa partners vid universitetet i Birmingham, Storbritannien, Helsingfors universitet, Finland, Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Barcelona, Spanien och The Cyprus Institute, Nicosia, Cypern.
Forskningsartikeln "Direkta mätningar av kovalent bundna svavelsyraanhydrider från gasfasreaktioner av SO3 med syror under omgivande förhållanden" publicerades den 21 maj 2024 i Journal of the American Chemical Society .
Mer information: Avinash Kumar et al, direkta mätningar av kovalent bundna svavelsyraanhydrider från gasfasreaktioner av SO3 med syror under omgivande förhållanden, Journal of the American Chemical Society (2024). DOI:10.1021/jacs.4c04531
Journalinformation: Tidskrift för American Chemical Society
Tillhandahålls av Tammerfors universitet
