Atmosfäriska aerosoler spelar en betydande roll i jordens klimat. Att förstå bildningen av organiska partiklar i atmosfären är nyckeln till att förstå molns egenskaper och bildning, och som ett resultat, reda ut framtida klimatförändringar. Isopren, en organisk förening, produceras av många växter och har stor inverkan på atmosfärens kemi och sammansättning.
Tidigare studier har visat att en snabb segregering av färskt och åldrat organiskt partikelmaterial, härrörande från trädutsläpp, har en betydande inverkan på partikeltillväxten.
Nya studier har dock visat att momentana gas-partikeljämviktsfördelningsantaganden misslyckas med att förutsäga SOA-bildning, även vid hög relativ fuktighet (~85%). Fotokemiskt åldrande verkar vara en drivande faktor.
En studie, utförd av forskare från Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), och publicerad i Environmental Science &Technology , undersökte den minsta åldringstidsskala som krävs för att observera icke-jämviktsfördelning av halvflyktiga organiska föreningar (SVOC) mellan gas- och aerosolfasen vid ~50 % relativ fuktighet.
Fröisopren SOA genererades genom fotooxidation i närvaro av utblommade ammoniumsulfatfrön vid <1 ppbv NOx , åldras fotokemiskt eller i mörker i 0,3–6 timmar, och exponeras därefter för färska isopren SVOC.
Teamets resultat visar att jämviktsfördelningsantagandet är korrekt för färsk isopren SOA men bryts ner efter att isopren SOA har åldrats så kort som 20 minuter, även i mörker.
Modelleringsresultat visade att ett halvfast SOA-fastillstånd var nödvändigt för att reproducera den observerade partikelstorleksfördelningsutvecklingen. Det observerade icke-jämviktsfördelningsbeteendet och det härledda tillståndet i halvfast fas bekräftades av off-line masspektrometrisk analys på bulk aerosolpartiklarna och bekräftade bildningen av organosulfater och oligomerer.
Den oväntat korta tidsskalan för fasövergången inom isopren SOA har viktiga konsekvenser för tillväxten av atmosfäriska ultrafina partiklar till storlekar som är relevanta för bildandet av molnkondensationskärnor, vilket kan påverka jordens strålningsbalans.
Forskargruppen tror att nästa steg är att designa experiment som testar om SOA från blandningar av antropogena och biogena flyktiga organiska föreningar beter sig på liknande sätt.
Mer information: Yuzhi Chen et al, Nonequilibrium Behavior in Isoprene Secondary Organic Aerosol, Environmental Science &Technology (2023). DOI:10.1021/acs.est.3c03532
Journalinformation: Miljövetenskap och teknik
Tillhandahålls av Environmental Molecular Sciences Laboratory
