Las moléculas orgánicas altamente oxigenadas son un componente clave del aerosol orgánico secundario atmosférico. Sin embargo, el origen y mecanismo de formación de moléculas orgánicas altamente oxigenadas y con alta insaturación (HU-HOMs), siguen siendo desconocidos. Pero ahora, un equipo internacional de investigadores ha descubierto que la fotooxidación de grandes hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) en el hollín por el oxígeno singulete y los radicales anión superóxido pueden ser una fuente importante de los HU-HOM inexplicables ampliamente observados en la atmósfera. El equipo fue dirigido por Yafang Cheng del Instituto Max Planck de Química y Chuncheng Chen del Instituto de Química de la Academia de Ciencias de China. Sus resultados se basan en investigaciones a nivel molecular del envejecimiento fotoquímico del hollín por O_2. Los HU-HOM derivados de PAH exhiben grupos funcionales de lactona y anhídrido y pueden aumentar sustancialmente la hidrofilia del hollín.

Se espera que el aumento de la hidrofilia del hollín después del envejecimiento fotoquímico influya aún más en el destino y los efectos de los aerosoles de hollín en la atmósfera:por ejemplo, convertirse en mejores núcleos de condensación de nubes, participar más fácilmente en la química de la fase acuosa y el envejecimiento, alterando su proceso de deposición húmeda etc.

Descifrando las fórmulas moleculares

Los investigadores caracterizaron la evolución de la composición molecular durante el fotoenvejecimiento del hollín mediante la aplicación de ionización por desorción láser junto con espectrometría de masas de resonancia de ciclotrón de iones por transformada de Fourier (LDI FT-ICR MS), una técnica de espectrometría de masas de ultra alta resolución que permite la asignación segura de las fórmulas moleculares. Se utilizó IR de reflexión interna total atenuada in situ (ATR-IR) para investigar la evolución de los grupos funcionales durante la oxidación del hollín. Encuentran que las moléculas orgánicas altamente oxigenadas con alta insaturación (HU-HOM) se forman a través de una vía de oxidación fotoquímica multigeneracional, donde las cetonas, los aldehídos y los ácidos se producen por la fotooxidación de grandes hidrocarburos aromáticos policíclicos en el hollín en la etapa inicial, seguida de la formación y acumulación de lactonas y anhídridos en la oxidación posterior.

"En esta oxidación fotoquímica heterogénea, O₂ Las moléculas son el oxidante inicial, que se fotosensibiliza aún más para formar especies reactivas de oxígeno, como el oxígeno singulete y los radicales de anión superóxido", dijo Meng Li, postdoctorado en el grupo de Yafang Cheng y primer autor del estudio. "Considerando la abundancia de O₂ en la troposfera, esta vía de oxidación debería ser un proceso de envejecimiento muy importante para los PAH y las partículas de hollín, especialmente en regiones limpias y remotas", añadió Meng Li.

"Esta nueva vía de formación de HU-HOM podría ser una vía de evolución característica de los aerosoles orgánicos primarios a partir de varias combustiones, debido a la existencia generalizada de PAH allí, lo que contribuye a una comprensión más completa de la evolución química de los aerosoles orgánicos", dijo Yafang Cheng. quien lidera el Grupo de Investigación Independiente Minerva en el MPIC.

La investigación fue publicada en Chem . + Explora más

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