Gli aerosol atmosferici svolgono un ruolo significativo nel clima terrestre. Comprendere la formazione delle particelle organiche nell’atmosfera è fondamentale per comprendere le proprietà e la formazione delle nuvole e, di conseguenza, per svelare i futuri cambiamenti climatici. L'isoprene, un composto organico, è prodotto da molte piante e ha un grande impatto sulla chimica e sulla composizione dell'atmosfera.
Studi precedenti hanno dimostrato che una rapida segregazione del particolato organico fresco e invecchiato, derivato dalle emissioni degli alberi, ha un impatto significativo sulla crescita delle particelle.
Tuttavia, studi recenti hanno dimostrato che le ipotesi di partizionamento istantaneo dell'equilibrio gas-particelle non riescono a prevedere la formazione di SOA, anche ad elevata umidità relativa (~85%). L'invecchiamento fotochimico sembra essere un fattore determinante.
Uno studio condotto da ricercatori del Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) e pubblicato su Environmental Science &Technology , ha esaminato il tempo di invecchiamento minimo richiesto per osservare una ripartizione di non equilibrio dei composti organici semivolatili (SVOC) tra la fase gassosa e quella aerosol a circa il 50% di umidità relativa.
La SOA dell'isoprene dei semi è stata generata mediante foto-ossidazione in presenza di semi di solfato di ammonio efflorescizzati a <1 ppbv NOx , invecchiato fotochimicamente o al buio per 0,3-6 ore e successivamente esposto a SVOC di isoprene freschi.
I risultati del team mostrano che l'ipotesi di partizionamento dell'equilibrio è accurata per l'isoprene SOA fresco, ma si rompe dopo che l'isoprene SOA è stato invecchiato per soli 20 minuti, anche al buio.
I risultati della modellazione hanno mostrato che era necessario uno stato di fase SOA semisolido per riprodurre l'evoluzione osservata della distribuzione delle dimensioni delle particelle. Il comportamento di partizionamento di non equilibrio osservato e lo stato di fase semisolida dedotto sono stati corroborati dall'analisi spettrometrica di massa off-line sulle particelle di aerosol sfuse e hanno confermato la formazione di organosolfati e oligomeri.
La scala temporale inaspettatamente breve per la transizione di fase all'interno della SOA dell'isoprene ha importanti implicazioni per la crescita delle particelle ultrafini atmosferiche fino a dimensioni rilevanti per la formazione dei nuclei di condensazione delle nuvole, che potrebbero avere un impatto sull'equilibrio radiativo della Terra.
Il team di ricerca ritiene che il prossimo passo sia progettare esperimenti che verifichino se la SOA derivante da miscele di composti organici volatili di origine antropica e biogenica si comporta in modo simile.
Ulteriori informazioni: Yuzhi Chen et al, Comportamento di non equilibrio nell'aerosol organico secondario di isoprene, Scienze e tecnologie ambientali (2023). DOI:10.1021/acs.est.3c03532
Informazioni sul giornale: Scienze e tecnologie ambientali
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