Атмосферные образцы, содержащие частицы загрязнения, впервые проанализированы с помощью нейтронов

Ученые из Лондонского университета Ройал Холлоуэй, Бирмингемского университета и их коллеги из других институтов разработали новый метод изучения поведения поверхностных пленок, покрывающих частицы, взятые непосредственно из атмосферы. Метод предлагает новый взгляд на загрязняющие вещества и выявляет ключевые различия в поведении и разложении загрязнителей в реальных атмосферных условиях по сравнению с лабораторными.

Эти новые данные важны для понимания и моделирования загрязнения воздуха. Ранее сопоставимые данные можно было собрать только с использованием «суррогатов» — химических соединений, созданных в лаборатории для имитации различных частиц загрязнения воздуха. В новом исследовании, опубликованном в журнале Environmental Science: Atmospheres, ученые использовали метод нейтронной рефлектометрии для изучения загрязнителей из трех разных сред: городской, антарктической и от сжигания древесины. Они смогли измерить, как эти материалы реагируют с гидроксильным радикалом OH — одной из наиболее реакционноспособных молекул в атмосфере. Команда продемонстрировала ключевые различия в поведении реальных атмосферных материалов по сравнению со стандартными лабораторными.

Профессор Мартин Кинг отметил, что работа ясно показывает необходимость использования реальных образцов, извлеченных из атмосферы, для понимания покрытия атмосферных аэрозолей, поскольку поведение чистых соединений-имитаторов отличается и не является репрезентативным. Доктор Кристиан Пфранг добавил, что, хотя лабораторные исследования остаются важным подходом, их необходимо дополнять изучением реальных образцов, собранных в различных локациях.

Процесс сбора и тестирования «реальных» образцов был тщательно разработан исследователями. Материал собирается in situ на кварцевых фильтрах, что позволяет частицам прикрепляться и формировать пленку, специфичную для разных сред. Затем продукт промывается в раствор, транспортируется на нейтронную установку, где раствор испаряется, обнажая пленку. Внутри установки нейтроны отражаются от пленки для отслеживания ее реакции с радикалами OH, чтобы определить скорость разложения таких пленок на атмосферных частицах.

Следующими шагами для исследователей станет измерение разложения загрязнителей в присутствии других ключевых агентов, таких как нитратные радикалы NO₃, а также изучение других типов молекул-загрязнителей, чтобы сократить разрыв между лабораторными исследованиями и реальными атмосферными частицами.