Желеобразные атмосферные частицы сопротивляются химическому старению

Атмосферные химики из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук (SEAS) установили, что вторичные органические материалы (SOM) в атмосфере могут существовать в двух различных фазах: жидкой и желеобразной. Эти частицы, образующиеся в результате реакций органических соединений с газами, в климатическом моделировании последних 20 лет считались жидкими. Новые эксперименты показали, что при падении влажности они могут переходить в вязкое желеобразное состояние, почти полностью теряя способность к химическому старению.

Это открытие, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, может потребовать пересмотра региональных и глобальных климатических моделей. В жидкой фазе SOM легко поглощают такие соединения, как аммиак или озон, что ведет к серии химических превращений, влияющих на образование облаков и рассеяние солнечного света. В желеобразном же состоянии реакции происходят только на поверхности частицы, что значительно замедляет весь процесс.

«Наше исследование впервые экспериментально доказывает, что химическое старение атмосферных частиц ограничено их фазовым состоянием», — говорит ведущий исследователь Скот Мартин. Исследователи изучали частицы SOM на основе α-пинена (соединение, выделяемое хвойными деревьями) и адипиновой кислоты. В условиях низкой влажности они затвердевают, не кристаллизуясь, подобно куску тофу. Ведущий автор работы, Кувата Микинори, поясняет: «Если вы польете соевым соусом тофу при комнатной температуре, жидкость останется на поверхности. То же происходит и в атмосфере».

Эксперименты проводились в Гарвардской атмосферной камере — тефлоновом мешке объемом 5 кубических метров, где воссоздавались различные условия. Частицы подвергали воздействию аммиака в течение семи минут, а затем анализировали их состав и размер. «Наши результаты бросают вызов базовым предположениям о скорости химических реакций в атмосфере и должны изменить подход к оценке влияния аэрозольных частиц на климат», — заключает Кувата.