Le molecole organiche altamente ossigenate sono una componente chiave dell'aerosol organico secondario atmosferico. Tuttavia, l'origine e il meccanismo di formazione di molecole organiche altamente ossigenate con elevata insaturazione (HU-HOM), rimangono sconosciute. Ma ora un team internazionale di ricercatori ha scoperto che la fotoossidazione di grandi idrocarburi policiclici aromatici (IPA) sulla fuliggine da parte dell'ossigeno singoletto e dei radicali anionici superossido può essere un'importante fonte degli HU-HOM inspiegabili ampiamente osservati nell'atmosfera. Il team era guidato da Yafang Cheng del Max Planck Institute for Chemistry e Chuncheng Chen dell'Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences. I loro risultati si basano su indagini a livello molecolare sull'invecchiamento fotochimico della fuliggine da parte di O_2. Gli HU-HOM derivati ​​da IPA mostrano gruppi funzionali di lattone e anidride e possono aumentare sostanzialmente l'idrofilia della fuliggine.

Si prevede che l'aumento dell'idrofilia della fuliggine dopo l'invecchiamento fotochimico influenzerà ulteriormente il destino e gli effetti degli aerosol di fuliggine nell'atmosfera:ad esempio, diventando migliori nuclei di condensazione delle nuvole, essendo più facilmente coinvolti nella chimica della fase acquosa e nell'invecchiamento, alterando il suo processo di deposizione a umido ecc.

Decifrare le formule molecolari

I ricercatori hanno caratterizzato l'evoluzione della composizione molecolare durante il fotoinvecchiamento della fuliggine applicando la ionizzazione di desorbimento laser accoppiata con la spettrometria di massa a risonanza ciclotrone ionica a trasformata di Fourier (LDI FT-ICR MS), una tecnica di spettrometria di massa ad altissima risoluzione che consente l'assegnazione sicura delle formule molecolari. La riflessione interna totale attenuata in situ IR (ATR-IR) è stata utilizzata per studiare l'evoluzione dei gruppi funzionali durante l'ossidazione della fuliggine. Scoprono che molecole organiche altamente ossigenate con elevata insaturazione (HU-HOM) si formano attraverso un percorso di ossidazione fotochimica multigenerazionale, in cui chetoni, aldeidi e acidi sono prodotti dalla fotoossidazione di grandi idrocarburi policiclici aromatici sulla fuliggine nella fase iniziale, seguita da la formazione e l'accumulo di lattoni e anidridi su ulteriore ossidazione.

"In questa eterogenea ossidazione fotochimica, O₂ le molecole sono l'ossidante iniziale, che viene ulteriormente fotosensibilizzato per formare specie reattive dell'ossigeno come l'ossigeno singoletto e i radicali anionici superossido", ha affermato Meng Li, postdoc nel gruppo di Yafang Cheng e primo autore dello studio. "Considerando l'abbondanza di O₂ nella troposfera, questo percorso di ossidazione dovrebbe essere un processo di invecchiamento molto importante per gli IPA e le particelle di fuliggine, specialmente nelle regioni pulite e remote", ha aggiunto Meng Li.

"Questo nuovo percorso di formazione di HU-HOM potrebbe essere un percorso evolutivo caratteristico degli aerosol organici primari da varie comburenti, a causa dell'esistenza diffusa di IPA lì, contribuendo così a una comprensione più completa dell'evoluzione chimica degli aerosol organici", ha affermato Yafang Cheng che guida il Minerva Independent Research Group presso l'MPIC.

La ricerca è stata pubblicata su Chem . + Esplora ulteriormente

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