Forskare vid University of British Columbia har upptäckt tre flytande faser i aerosolpartiklar, förändra vår förståelse av luftföroreningar i jordens atmosfär.

Medan aerosolpartiklar var kända för att innehålla upp till två vätskefaser, upptäckten av ytterligare en flytande fas kan vara viktig för att ge mer exakta atmosfäriska modeller och klimatförutsägelser. Studien publicerades idag i PNAS .

"Vi har visat att vissa typer av aerosolpartiklar i atmosfären, inklusive sådana som sannolikt är rikliga i städer, kan ofta ha tre distinkta flytande faser." säger Dr Allan Bertram, professor vid institutionen för kemi. "Dessa egenskaper spelar en roll för luftkvalitet och klimat. Vad vi hoppas är att dessa resultat förbättrar modeller som används i politik för luftkvalitet och klimatförändringar."

Aerosolpartiklar fyller atmosfären och spelar en avgörande roll för luftkvaliteten. Dessa partiklar bidrar till dålig luftkvalitet och absorberar och reflekterar solstrålning, påverkar klimatsystemet. Ändå, hur dessa partiklar beter sig är fortfarande osäkert. Före 2012, man antog ofta i modeller att aerosolpartiklar endast innehöll en flytande fas.

Under 2012, forskare från University of British Columbia och Harvard University gav de första observationerna av två flytande faser i partiklar som samlats upp från atmosfären. På senare tid, Forskare vid UBC antog att tre flytande faser skulle kunna bildas i atmosfäriska partiklar om partiklarna bestod av material med låg polaritet, material med medium polaritet, och saltvatten.

För att testa detta, ett solvatokromiskt färgämne – ett färgämne som ändrar färg beroende på omgivningens polaritet – injicerades i partiklar som innehöll en blandning av alla dessa tre komponenter. Även om den solvatokromiska färgmetoden har använts i stor utsträckning inom biologi och kemi, det har inte använts för att karakterisera fasbeteendet hos atmosfäriska aerosoler. Anmärkningsvärt, tre olika färger observerades i dessa partiklar, bekräftar närvaron av tre flytande faser.

Forskare kunde också studera egenskaperna hos partiklar som innehåller tre faser, inklusive hur väl dessa partiklar fungerade som frön till moln, och hur snabbt gaser går in och ut ur partiklarna.

Studien fokuserade på partiklar som innehåller blandningar av smörjolja från gasfordon, oxiderat organiskt material från förbränning av fossila bränslen och träd, och oorganiskt material från förbränning av fossila bränslen. Beroende på egenskaperna hos smörjoljan och det oxiderade organiska materialet, olika antal vätskefaser kommer att uppstå vilket resulterar i olika effekter på luftkvalitet och klimat.

"Genom det vi har visat, vi har förbättrat vår förståelse av atmosfäriska aerosoler. Det borde leda till bättre förutsägelser om luftkvalitet och klimat, och bättre förutsägelse om vad som kommer att hända under de kommande 50 åren, " säger Dr Bertram. "Om policyer görs baserade på en modell som har stora osäkerheter, då kommer politiken att ha höga osäkerheter. Jag hoppas att vi kan förbättra det."

Med brådskande klimatmål, politik som bygger på noggrann atmosfärisk modellering minskar möjligheten att använda resurser och ekonomi mot fel policyer och mål.