Partikelfasekemi gør det muligt for sod at spire skyer bedre

Meget oxygenerede organiske molekyler er en nøglekomponent i atmosfærisk sekundær organisk aerosol. Oprindelsen og dannelsesmekanismen for højt oxygenerede organiske molekyler med høj umættethed (HU-HOM'er) forbliver dog ukendt. Men nu har et internationalt hold af forskere fundet ud af, at fotooxidation af store polycykliske aromatiske kulbrinter (PAH'er) på sod ved hjælp af singlet oxygen og superoxidanionradikaler kan være en vigtig kilde til de uforklarlige HU-HOM'er, der er almindeligt observeret i atmosfæren. Holdet blev ledet af Yafang Cheng fra Max Planck Institute for Chemistry og Chuncheng Chen fra Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences. Deres resultater er baseret på undersøgelser på molekylært niveau af den fotokemiske ældning af sod ved O_2. De PAH-afledte HU-HOM'er udviser lacton- og anhydridfunktionelle grupper og kan væsentligt øge sods hydrofilicitet.

Stigningen i sods hydrofilicitet efter fotokemisk ældning forventes yderligere at påvirke skæbnen og virkningerne af sod aerosoler i atmosfæren:for eksempel at blive bedre skykondensationskerner, lettere blive involveret i vandfasekemi og aldring, hvilket ændrer dens våde aflejringsproces osv.

Dechifrering af molekylformlerne

Forskerne karakteriserede udviklingen af ​​molekylær sammensætning under fotoældning af sod ved at anvende laserdesorptionsionisering kombineret med Fourier transformation ion cyclotron resonans massespektrometri (LDI FT-ICR MS), en ultrahøj opløsning massespektrometri teknik, der tillader sikker tildeling af molekylformlerne. In situ dæmpet total intern refleksion IR (ATR-IR) blev brugt til at undersøge udviklingen af ​​funktionelle grupper under sodoxidation. De finder ud af, at højt oxygenerede organiske molekyler med høj umættethed (HU-HOM'er) dannes gennem en multigenerationel fotokemisk oxidationsvej, hvor ketoner, aldehyder og syrer produceres ved fotooxidation af store polycykliske aromatiske kulbrinter på sod i den indledende fase, efterfulgt af dannelse og akkumulering af lactoner og anhydrider ved yderligere oxidation.

"I denne heterogene fotokemiske oxidation, O₂ molekyler er den oprindelige oxidant, som er yderligere fotosensibiliseret til at danne reaktive oxygenarter såsom singlet oxygen og superoxidanionradikaler," sagde Meng Li, postdoc i Yafang Chengs gruppe og første forfatter til undersøgelsen. "I betragtning af overfloden af ​​O₂ i troposfæren burde denne oxidationsvej være en meget vigtig ældningsproces for PAH'er og sodpartikler, især i rene og fjerntliggende områder," tilføjede Meng Li.

"Denne nye HU-HOM-dannelsesvej kunne være en karakteristisk udviklingsvej for primære organiske aerosoler fra forskellige forbrændinger på grund af den udbredte eksistens af PAH'er der, og dermed bidrage til en mere omfattende forståelse af den kemiske udvikling af organiske aerosoler," sagde Yafang Cheng der leder Minerva Independent Research Group ved MPIC.

Forskningen blev offentliggjort i Chem . + Udforsk yderligere

Mekanisme for Cl-initieret oxidation af methacrolein under NOx-frie forhold