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Tipp Der Redaktion - 2019

Halbflüchtige organische Verbindungen diffundieren zwischen atmosphärischen Partikeln

Anonim

Forscher von Neil M. Donahue von der Carnegie Mellon University haben gezeigt, dass halbflüchtige organische Verbindungen leicht in die Milliarden von winzigen atmosphärischen Partikeln diffundieren können, die die Luft bevölkern und sich leicht zwischen ihnen bewegen. Die Ergebnisse, die in den frühen Online-Ausgaben der Proceedings der National Academy of Sciences ( PNAS ) veröffentlicht wurden, liefern ein besseres Verständnis darüber, wie sich organische Partikel in der Atmosphäre verhalten.

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Die Luft ist voll von mikroskopischen Schwebeteilchen, Aerosolen genannt. Aerosole können aus natürlichen Quellen stammen, wie Feuer oder Meeresspray, oder sie können aus vom Menschen erzeugten Quellen stammen, wie Emissionen von Autos und Kraftwerken. Wenn die Aerosolpartikel durch die Atmosphäre wandern, treffen sie auf andere Partikelpopulationen und entwickeln sich chemisch, was zu einer dichten Suppe aus oxidierter organischer Materie führt. Während viele atmosphärische Partikel zu klein sind, um das Klima zu beeinflussen, steigt ihr Potenzial, das Klima zu beeinflussen, an. Zu verstehen, wie sich diese Partikel verändern, ist entscheidend für das Verständnis, wie sie die Umwelt und die menschliche Gesundheit beeinflussen.

Wenn die Partikel wachsen und durch die Atmosphäre wandern, nehmen sie Material auf, das als sekundäres organisches Aerosol (SOA) bezeichnet wird. Ein Großteil der SOA besteht aus schwerflüchtigen organischen Verbindungen (SVOCs), die in Partikel diffundieren können - sich von einem Partikel in die Gasphase bewegen und zu einem anderen Partikel wandern.

In jüngster Zeit gab es eine Kontroverse darüber, ob SVOCs in der Lage sind, in "glasige" atmosphärische Partikel zu diffundieren. Wenn SVOCs nicht in diese Partikel diffundieren können, werden sie nicht auf ihnen kondensieren, was die Partikelwachstumsraten verlangsamen wird.

"Unsere Arbeit zeigt, dass einige Partikel knusprig sind, wenn sie trocken sind - sie sind glasig - aber sie werden klebrig, wenn sie nass werden; unter den meisten Bedingungen werden die halbflüchtigen Verbindungen ziemlich leicht in Partikel diffundieren", sagte Donahue, der Lord Professor für Chemie am Mellon College of Science und Professor für Chemieingenieurwesen und Ingenieurwesen und Public Policy am College of Engineering. Donahue ist auch Mitglied des Zentrums für Atmosphärische Teilchenstudien (CAPS) der Carnegie Mellon University, das führend in der Erforschung der Chemie atmosphärischer Teilchen ist und bahnbrechende Studien durchgeführt hat, die aufzeigen, wie sich diese atmosphärischen Teilchen im Laufe der Zeit verändern.

In der aktuellen Studie untersuchte der Doktorand der Chemie, Qing Ye, mithilfe der Einteilchen-Massenspektrometrie, ob SVOCs von einer Partikelgruppe in eine andere diffundieren, was zur Komplexität der Partikel beiträgt. Sie untersuchten zwei verschiedene Arten von sekundären organischen Aerosolen, die durch die Oxidation von organischen Gasen entstehen: Alpha-Pinen, ein Molekül, das von Kiefern freigesetzt wird, und Toluol, ein aromatischer Kohlenwasserstoff in Benzin, der auch oft als Lösungsmittel oder in der Produktion verwendet wird von industriellen Materialien. Sie kombinierte zwei Populationen der Partikel, von denen eine isotopisch markiert war, und maß die Populationen über die Zeit. In den Alpha-Pinen-Teilchen verdampften die Isotope von den markierten Teilchen leicht zu den unmarkierten Teilchen. Die Toluolpartikel diffundierten ebenfalls leicht, jedoch nur, wenn die relative Feuchtigkeit über 30% lag.

Die Ergebnisse zeigen, dass SVOCs zwischen atmosphärischen Partikeln wandern können, aber die Bedingungen, unter denen sie wandern können, hängen von der ursprünglichen Quelle des Partikels ab.

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Geschichte Quelle:

Materialien zur Verfügung gestellt von der Carnegie Mellon University . Original geschrieben von Jocelyn Duffy. Hinweis: Der Inhalt kann für Stil und Länge bearbeitet werden.


Zeitschriftenreferenz :

  1. Qing Ye, Ellis Shipley Robinson, Xiang Ding, Penglin Ye, Ryan C. Sullivan und Neil M. Donahue. Mischen von sekundären organischen Aerosolen gegen die relative Feuchtigkeit . PNAS, Oktober 2016 DOI: 10.1073 / pnas.1604536113