Hvor væske møder luft:Afgrund hvordan luftforurenende stoffer dannes

Globale klimaændringer er ofte i spidsen for nationale og internationale diskussioner og kontroverser, alligevel er mange detaljer om de specifikke medvirkende faktorer dårligt forstået. Mange spørgsmål er stadig ubesvarede om, hvor bred menneskers effekt på Jordens skiftende klima egentlig er.

Ny indsigt om et produktivt forurenende stof

Nu, PNNL-videnskabsmand Dr. Xiao-Ying Yu og hendes team har opdaget vigtig information om dannelsen af ​​sekundære organiske aerosoler (SOA'er), som hurtigt er ved at blive en primær forurenende forurening med hensyn til klimaforandringer.

SOA'er er luftbårne molekyler produceret af organiske forældremolekyler, ofte kendt som flygtige organiske forbindelser (VOC'er), ved en række fotokemiske reaktioner. VOC'er kommer ind i atmosfæren som gasser, der udsendes fra biosfære og frigives i øjeblikket i enorme mængder fra menneskelige aktiviteter, såsom forbrænding af fossile brændstoffer som benzin, kul, og naturgas. VOC kan også komme fra pesticider og husholdningsprodukter som maling, klæbemidler, og luftfriskere. Når det optages i luftbåren vand, VOC'er er primet til reaktioner, der danner SOA'er.

Afhængigt af scenariet, SOA'er kan have en kølende eller opvarmende effekt på klimaet. Dette er fordi de både kan absorbere og reflektere lys. Lysabsorbering forårsager afkøling, mens refleksion resulterer i opvarmning. Dermed, SOA'er kan have en dynamisk og uforudsigelig effekt på udviklingen af ​​klimaændringer.

SOA'er bidrager ikke kun til atmosfæriske ændringer - de er også vigtige aktører i menneskers sundhed og kan have negative virkninger på vores åndedræts- og kredsløbsfunktion.

Hvad de har fundet

Brug af en særlig enhed - System til analyse ved Liquid Vacuum Interface (SALVI) - opfundet af Yu, teamet afdækkede flere underliggende faktorer og mekanismer bag SOA -dannelse, herunder det lag flydende vand, der ofte dækker overfladen af ​​luftbårne partikler og optager VOC. Teamets forskning blev udført på EMSL, Environmental Molecular Sciences Laboratory, et amerikansk Department of Energy (DOE) brugerfacilitet placeret på PNNL. Yus forskning bygger på kemiske billeddannelsesteknikker udviklet i hendes gruppe på PNNL, såvel som fra en arbejdsgruppe, der omfatter omkring 10 til 15 års studier på overflader og grænseflader. Teamets resultater viser, at grænsefladen mellem vandlaget og luften omkring det er vigtig i SOA -dannelse, fordi det letter de reaktioner, der skaber SOA'er fra VOC'er. Holdets papir er offentliggjort i Miljøvidenskab og teknologi .

Ikke desto mindre, fordi lys spiller en så central rolle i SOA -udvikling, det kan se ud til, at risikoen for SOA -eksponering vil mindske eller forsvinde om natten. Ikke så hurtigt. Teamets ledsagerarbejde, udgivet i npj Klima og atmosfærisk videnskab , viser, at både dag- og natkemi kan forekomme, hvilket betyder, at SOA'er stadig dannes efter solen går ned. Selvom de nøjagtige årsager til dette endnu ikke er klare, Yu og hendes team er på et lovende spor. Mens flere kemiske arter, der er afgørende for SOA -udvikling, fremstilles af fotokemi, klynger af ioner, der involverer organiske stoffer (kulstofbaserede molekyler) og vand, der er lagret i det flydende lag omkring andre organiske stoffer, er kun blevet spekuleret i før. Yu og hendes team fandt ud af, at disse klyngeioner kan være lige så vigtige for dannelsen af ​​SOA'er, muliggøre fortsat dannelse, selv efter solen går ned.

Ved bedre at informere globale procesmodeller og forudsigelser, oplysningerne afsløret af Yu og hendes kolleger om SOA'er kan hjælpe os med bedre at forstå de utallige måder, mennesker påvirker Jordens klima på.