Исследование показывает, что старение органических аэрозолей вызвано радикалами OH

Атмосферные аэрозольные частицы оказывают значительное влияние на климат. Международная группа исследователей обнаружила, что химический процесс в атмосфере, называемый старением, в значительной степени определяет концентрацию и характеристики аэрозольных частиц. До сих пор этот аспект не учитывался в региональных и глобальных климатических моделях. В проекте Muchachas (Multiple Chamber Aerosol Chemical Aging Experiments) команде не только удалось продемонстрировать эффекты старения, но и измерить их. Результаты опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Качество воздуха в значительной степени определяется аэрозольными частицами. В виде мелкой пыли они считаются ответственными за ряд респираторных заболеваний и сердечно-сосудистых нарушений. Кроме того, аэрозоли влияют на радиационный баланс атмосферы, напрямую рассеивая, отражая и поглощая солнечный свет, а также выступая в качестве ядер конденсации для образования облаков. Размер и концентрация частиц влияют на количество капель в облаках и их отражательную способность, оказывая охлаждающее воздействие. Однако точные процессы и механизмы обратной связи до конца не изучены, что создает неопределенность в климатических расчетах.

В проекте изучались органические аэрозоли, составляющие наибольшую долю химических частиц в воздухе. Они образуются над лесами, а в густонаселенных районах важную роль играют антропогенные углеводороды как предшественники вторичных органических аэрозолей. Эксперименты показали, что масса и состав органических аэрозолей значительно зависят от радикалов OH — важнейших атмосферных окислителей. Ученые из США, Германии, Швеции, Дании и Швейцарии, анализируя данные из четырех различных атмосферных камер, обнаружили, что процесс химического старения (окисления) существенно влияет на характеристики и концентрацию органических аэрозолей на протяжении всего их жизненного цикла.

«Новые климатические модели должны будут учитывать эти данные», — говорит профессор д-р Торстен Хоффманн из Института неорганической химии и аналитической химии Университета Иоганнеса Гутенберга в Майнце. Исследователи из Майнца внесли вклад в разработку аналитических методов для изучения химического состава частиц, применив методы «мягкой ионизации» и масс-спектрометрии. Это позволило отслеживать концентрацию отдельных молекулярных видов и наблюдать старение аэрозолей на молекулярном уровне. Было четко показано, что окисление происходит в газовой фазе, а не в частицах. «Теперь цель — интегрировать эти реакции в модели региональной и глобальной атмосферной химии, чтобы уменьшить расхождение между ожидаемой и фактически наблюдаемой концентрацией органических аэрозольных частиц», — поясняет Хоффманн.