Organiske partikler modulerer sodblanding i atmosfæren

I atmosfæren, individuelle sodpartikler, der udsendes fra menneskelige aktiviteter, støder ofte på og kombineres med organisk materiale, danner sodholdige partikler. Et forskerhold ledet af forskere fra det amerikanske energiministeriums (DOE) Pacific Northwest National Laboratory/EMSL og Michigan Technological University etablerede en sammenhæng mellem viskositeten af ​​det organiske materiale og dets fordeling inden for den sodholdige partikel. Denne blandingskonfiguration er vigtig, fordi den ændrer partiklernes evne til at absorbere og sprede solstråling.

Forskerne opdagede, at organisk materiale med lav viskositet delvist eller fuldstændigt indkapslede sodpartikler, mens meget viskøst organisk materiale ofte binder sig til overfladen af ​​sameksisterende sodpartikler eller ikke engang klæber sammen, forbliver adskilt.

Sodpartikler absorberer kraftigt solstråling, og derfor, påvirke Jordens energibalance. Imidlertid, deres optiske egenskaber afhænger i høj grad af, hvordan de enkelte sodpartikler blandes med andre partikler i atmosfæren (intern blanding).

Denne undersøgelse identificerede viskositeten af ​​organisk stof i atmosfæren som en nøglefaktor, der påvirker fordelingen af ​​organisk stof i sodholdige partikler. Disse resultater vil forbedre aerosolmodeller, der forudsiger sodens blandingstilstand via kondensations- og koagulationsprocesser, derved forbedre strålingspåvirkningsberegninger og klimaforudsigelser.

Organiske partikler i atmosfæren udviser en lang række viskositeter, afhængig af deres kemiske sammensætning og de omgivende miljøforhold, såsom temperatur og relativ luftfugtighed. Da sodpartikler kombineres med organiske partikler i atmosfæren, fordelingen af ​​sod og organisk materiale i den kombinerede partikel bestemmer dens overordnede optiske egenskaber og strålingskraft-varme- eller køleeffekter.

Tager scanningselektronmikroskopibilleder ved forskellige synsvinkler, forskere undersøgte sodholdige partikler indsamlet under DOE's Carbonaceous Aerosol and Radiative Effects Study (CARES) i Sacramento, Californien, i juni 2010. Deres resultater indikerer, at organisk materiale med lav til middel viskositet ofte opslugte sod, mens meget viskøst organisk materiale hæfter på sodoverfladen eller forbliver adskilt fra den. Sodpartikler opslugt af organiske stoffer med lav viskositet bliver belagte og kan tilnærmelsesvis repræsenteres af en "kerne-skal"-model, hvor sodpartiklerne er i centrum af en idealiseret sfærisk skal lavet af det organiske materiale. I modsætning, øget viskositet resulterer i begrænset (delvis) opslugning, og dermed dannelsen af ​​ikke-kerne-skal-konfigurationer.

Disse resultater etablerer en sammenhæng mellem viskositeten af ​​organisk materiale og dets fordeling, når det blandes internt med sodpartikler. Redegørelse for virkningerne af viskositet af organisk materiale på blandingstilstanden af ​​sodholdige partikler i numeriske modeller vil forbedre estimater af strålingspåvirkning fra sod.