Исследование: Газы от сжигания биомассы реагируют в облаках, образуя вторичные органические аэрозоли

Многочисленные мельчайшие частицы в атмосфере, невидимые невооруженным глазом, рассеивают и поглощают солнечное излучение и служат основой для образования облаков. Многие из этих частиц не выбрасываются напрямую в атмосферу с поверхности суши или океана, а образуются в результате реакций газов с окислителями в различных фазах атмосферы, включая газовую фазу и воду в жидкой форме в облаках и на других частицах.

Органические газы, такие как фенолы от лесных пожаров, также могут поглощаться существующими облаками и затем реагировать с облачной водой под действием солнечного света, образуя вторичные органические аэрозоли (ВОА). Однако количественное понимание химии образования ВОА в облаках ограничено из-за сложности их жидкофазных реакций и трудностей измерений.

Межведомственная группа исследователей разработала автономную боксовую модель для прогнозирования водной и облачной химии фенолов от сжигания биомассы на основе лабораторных измерений. Они обнаружили, что в облачных средах химия растворимых и реакционноспособных органических газов, таких как фенолы, вероятно, является доминирующим источником ВОА от сжигания биомассы, что упускается в климатических моделях.

Исследование опубликовано в журнале Environmental Science & Technology.

Используя механизмы, выведенные из лабораторных измерений, команда смоделировала многофазную химию водорастворимых органических газов, выделяемых при сжигании биомассы, включая их растворение в аэрозольной и облачной жидкой воде с последующими жидкозными реакциями с образованием ВОА.

Внутри облачных слоев было обнаружено, что высокорастворимые и реакционноспособные многофункциональные фенолы почти полностью растворяются и реагируют в облачной воде, вызывая образование ВОА, которое значительно превышает их ранее известное образование за счет газофазной химии в этих слоях. Даже вблизи поверхности в отсутствие облаков эти высокорастворимые фенолы образуют значительное количество ВОА в водных аэрозолях, поскольку они легко растворяются в жидкой воде аэрозолей и доступны для химических реакций в них.

Ожидается, что исследование откроет новые горизонты в понимании того, как облачная химия увеличивает концентрацию ВОА в атмосфере, их способность служить ядрами конденсации облаков, а также рассеивать и поглощать солнечное излучение. Кроме того, эта работа поможет в планировании лабораторных измерений в облачных камерах, направленных на понимание того, как химия ВОА в облаках вызывает обнаруживаемые изменения в остаточных облачных каплях и аэрозолях, служащих ядрами конденсации.