Новые газофазные соединения образуют компоненты органических частиц

Ученые из Финляндии, Германии, США и Дании впервые смогли обнаружить в полевых и лабораторных экспериментах так называемые крайне низколетучие органические соединения (ELVOC), производимые растениями. Эти органические вещества способствуют формированию аэрозолей, влияющих на климат и качество воздуха, сообщается в новом выпуске журнала Nature. Результаты могут помочь объяснить расхождения между наблюдениями и теориями о преобразовании летучих органических соединений (VOC), выделяемых растительностью, в атмосферный аэрозоль, особенно над лесными регионами.

Лесные экосистемы выделяют огромное количество VOC. Продукты их реакций формируют так называемый вторичный органический аэрозоль, когда газы превращаются в частицы, отражающие солнечную радиацию или служащие ядрами конденсации для облачных капель. Эти процессы сильно влияют на климат, однако расчеты моделей были неточны из-за пробелов в понимании роли соединений растительного происхождения при переходе из газовой в твердую фазу. Особенно велика неопределенность в отношении роста новообразованных частиц до размеров, при которых они становятся облачными ядрами.

Прогресс в методах измерений, в частности использование масс-спектрометрии с химической ионизацией (CI-APi-TOF), позволил впервые детектировать короткоживущие ELVOC в газовой фазе. Полевые измерения проводились на станции Хютияля в Южной Финляндии, характерной для бореальных лесов, покрывающих 8% поверхности Земли. Лабораторные исследования выполнены в контролируемой реакционной камере (JPAC) в Исследовательском центре Юлиха. Ученые сосредоточились на окислении α-пинена, на который приходится около половины глобальных выбросов монотерпенов.

«Нам удалось представить первые молекулярные доказательства прямого и повсеместного источника ELVOC, возникающего при окислении монотерпенов и других VOC в газовой фазе», — объясняет первый автор работы доктор Микаэль Эн из Университета Хельсинки. Результаты показывают, что около 10% массы реагирующих VOC превращается во вторичный органический аэрозоль над лесным пологом, что вдвое превышает предыдущие оценки. Это указывает на недооцененную роль озона как окислителя. Новые данные помогут лучше оценить влияние растительности на климат и улучшить климатические модели, которые ранее недостаточно учитывали рост наночастиц за счет этих соединений в бореальных регионах.