Organiske film fra atmosfærisk aerosol og havvand

Små partikler i luften kendt som aerosoler spiller en vigtig rolle i skydannelse, som igen har indflydelse på vores planets klima. Imidlertid er effekten af ​​aerosoler på skydannelse til dato fuld af usikkerheder. Blandt disse usikkerheder er reaktiviteten af ​​organiske film, der har vist sig at dække atmosfæriske aerosoler. Nu har forskere vendt deres opmærksomhed mod at studere disse ved hjælp af Surface and Interface Diffraction beamline (I07) på Diamond Light Source.

I arbejde, der for nylig blev offentliggjort i Atmosfærisk miljø forskere undersøgte reaktiviteten af ​​de organiske film, der findes på en aerosols overflade. Efter ekstraktion af det organiske materiale fra atmosfæriske aerosolprøver placerede de det på et luft-vand-interface, udsat for ozongas. Ozon er en almindelig atmosfærisk oxidant. Gennem røntgenreflektivitetsmålinger samlet ved Diamants I07-stråle, de fandt meget overraskende ud, at de organiske prøver var inaktive over for oxidation af ozongas. Imidlertid, prøverne reagerede, når de blev udsat for hydroxylradikaler under de samme betingelser.

For at forklare den manglende reaktion med ozon, teamet foreslår, at de indsamlede prøver kan indeholde større mængder mættet end umættet materiale. De siger, at deres resultater indikerer, at atmosfæriske aerosoler kan være mindre reaktive i atmosfæren end tidligere antaget. De planlægger nu at teste denne teori ved at undersøge yderligere organiske prøver taget fra forskellige typer atmosfæriske aerosoler for at kortlægge deres reaktivitet.

Skyer og vores klima

Skyerne i vores atmosfære har en betydelig effekt på Jordens klima, da de er utroligt reflekterende, hopper en betydelig del af solens lys tilbage i rummet. Refleksionen virker til at afkøle planetens overflade, hvor deres kølende effekt er næsten lige så stor som drivhusgassernes opvarmning.

Nøglen til dannelsen af ​​skyer er aerosoler, små partikler i luften, omkring hvilke vanddråber kondenserer for til sidst at danne skyer. Alle skydråber i atmosfæren er dannet på atmosfæriske aerosoler. Hvis aerosolernes kemiske egenskaber ændres, kan de påvirke størrelsen og antallet af skydråber i en sky, mængden af ​​nedbør og hvor meget lys der reflekteres tilbage til rummet. Ændring af skyens dropelts størrelse og antal tæthed ændrer skyens reflektivitet. "En lille kemisk ændring kan forårsage en klimaforskel, "siger professor Martin King, fra Royal Holloway University of London og tilsvarende forfatter på undersøgelsen.

Undersøgelser har vist, at disse aerosoler ofte er belagt i organiske film, som kan påvirke den generelle reaktivitet og adfærd for denne type partikler. Så, at opdage mere om egenskaberne ved de aerosoler, der ligger i hjertet af skydannelse, Professor King og hans kolleger, herunder forskere fra Laser Science Facility (RAL) og Uppsala University, vendte deres opmærksomhed mod filmene.

Beamline teknikker

Teamet ekstraherede det organiske stof fra prøver af atmosfæriske aerosoler, før de anbragte materialet på en luft-vand-grænseflade og udsatte prøven for ozongas. Dette var første gang virkelige prøver af filmene var blevet undersøgt, som tidligere undersøgelser har alle brugt proxyer til de organiske film.

For at afgøre, om filmene reagerede med ozon, brugte teamet røntgenreflektivitetsmålinger ved Diamond's Surface and Interface Diffraction beamline (I07). Røntgenmålingerne gav information om ændringen i tykkelse og identitet af filmen før og efter eksponering for ozon.

I07-strålelinjen tilbød ekstremt god signal-til-støj op til høje refleksionsvinkler og en hurtig indsamling af data, funktioner, der var kritiske for denne type eksperimenter. "Prøverne var meget vanskelige, "siger professor King, "de lignede i det væsentlige snavset vand." Da teamet var nye brugere, var Diamond -personalet en kritisk del af undersøgelserne og hjalp dem med at opnå brugbare resultater. Bjælkelinjens geometri var også vigtig-hvilket gjorde det muligt for teamet at aflede røntgenstrålen, mens prøven blev holdt vandret, gør det muligt for dem at hoppe af overfladen af ​​væsken. Dette er et eksperimentelt arrangement, der kun er tilgængeligt på få synkrotronstråler verden over.

Konklusioner

Overraskende fandt teamet, at den organiske prøve var inaktiv over for oxidation af ozon. Imidlertid, da forsøget blev gentaget med hydroxylradikaler, en reaktion mellem filmen og radikal fandt sted. Forskerne siger, at resultaterne indikerer, at de organiske film i prøven hovedsageligt består af mættede, frem for umættet materiale. Dette blev understøttet af gaschromatografi og elektrospray -ioniseringsmassespektrometriundersøgelser.

”Det var et uventet og usædvanligt resultat, "siger professor King. Teamet foreslår, at ureaktiviteten af ​​de organiske prøver kan skyldes, hvor længe de havde været i atmosfæren. De planlægger nu at teste andre prøver taget fra forskellige miljøer, såsom fyrreskove, hvor aerosolpartikler dannes frisk, at kortlægge, hvordan deres adfærd kan variere.