Implikationer af ikke-ligevægtsopførsel af isopren sekundær organisk aerosol på skydannelse

Atmosfæriske aerosoler spiller en væsentlig rolle i Jordens klima. Forståelse af dannelsen af ​​organiske partikler i atmosfæren er nøglen til at forstå skyens egenskaber og dannelse, og som et resultat, optrævle fremtidige klimaændringer. Isopren, en organisk forbindelse, produceres af mange planter og har stor indflydelse på atmosfærisk kemi og sammensætning.

Tidligere undersøgelser har vist, at en hurtig adskillelse af friske og ældede organiske partikler, der stammer fra træemissioner, har en betydelig indvirkning på partikelvækst.

Nylige undersøgelser har imidlertid vist, at øjeblikkelige gas-partikel ligevægtsfordelingsantagelser ikke kan forudsige SOA-dannelse, selv ved høj relativ luftfugtighed (~85%). Fotokemisk aldring synes at være en drivende faktor.

En undersøgelse, udført af forskere fra Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), og offentliggjort i Environmental Science &Technology , undersøgte den mindste aldringstidsskala, der kræves for at observere uligevægtsfordeling af semi-flygtige organiske forbindelser (SVOC'er) mellem gas- og aerosolfasen ved ~50 % relativ fugtighed.

Frøisopren SOA blev genereret ved fotooxidation i nærværelse af udblomstrede ammoniumsulfatfrø ved <1 ppbv NO_x , lagret fotokemisk eller i mørke i 0,3-6 timer og efterfølgende udsat for friske isopren SVOC'er.

Holdets resultater viser, at ligevægtsfordelingsantagelsen er nøjagtig for frisk isopren SOA, men nedbrydes efter isopren SOA er blevet ældet i så kort som 20 minutter, selv i mørke.

Modelleringsresultater viste, at en halvfast SOA-fasetilstand var nødvendig for at reproducere den observerede partikelstørrelsesfordelingsudvikling. Den observerede ikke-ligevægtsfordelingsadfærd og udledte semi-fastfase-tilstand blev bekræftet ved off-line massespektrometrisk analyse på bulk-aerosolpartiklerne og bekræftede dannelsen af ​​organosulfater og oligomerer.

Den uventede korte tidsskala for faseovergangen inden for isopren SOA har vigtige konsekvenser for væksten af ​​atmosfæriske ultrafine partikler til størrelser, der er relevante for dannelse af skykondensationskerner, hvilket kan påvirke Jordens strålingsbalance.

Forskerholdet mener, at næste skridt er at designe eksperimenter, der tester, om SOA fra blandinger af menneskeskabte og biogene flygtige organiske forbindelser opfører sig på en lignende måde.

Flere oplysninger: Yuzhi Chen et al., Nonequilibrium Behavior in Isoprene Secondary Organic Aerosol, Environmental Science &Technology (2023). DOI:10.1021/acs.est.3c03532

Journaloplysninger: Miljøvidenskab og -teknologi

Leveret af Environmental Molecular Sciences Laboratory