Los aerosoles atmosféricos desempeñan un papel importante en el clima de la Tierra. Comprender la formación de partículas orgánicas en la atmósfera es clave para comprender las propiedades y la formación de las nubes y, como resultado, desentrañar el cambio climático futuro. El isopreno, un compuesto orgánico, es producido por muchas plantas y tiene un gran impacto en la química y la composición atmosférica.
Estudios anteriores han demostrado que una rápida segregación de partículas orgánicas frescas y envejecidas, derivadas de las emisiones de los árboles, tiene un impacto significativo en el crecimiento de las partículas.
Sin embargo, estudios recientes han demostrado que los supuestos de partición del equilibrio instantáneo de gas-partículas no logran predecir la formación de SOA, incluso con una humedad relativa alta (~85%). El envejecimiento fotoquímico parece ser un factor determinante.
Un estudio, realizado por investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) y publicado en Environmental Science &Technology , examinó la escala de tiempo mínima de envejecimiento requerida para observar la partición sin equilibrio de compuestos orgánicos semivolátiles (SVOC) entre las fases gaseosa y aerosol a ~50% de humedad relativa.
La semilla de isopreno SOA se generó mediante fotooxidación en presencia de semillas de sulfato de amonio eflorescentes a <1 ppbv NOx , envejecido fotoquímicamente o en la oscuridad durante 0,3 a 6 horas y posteriormente expuesto a SVOC de isopreno fresco.
Los resultados del equipo muestran que la suposición de partición de equilibrio es precisa para el isopreno SOA fresco, pero se descompone después de que el isopreno SOA ha envejecido durante tan solo 20 minutos, incluso en la oscuridad.
Los resultados del modelado mostraron que era necesario un estado de fase SOA semisólido para reproducir la evolución observada de la distribución del tamaño de las partículas. El comportamiento de partición sin equilibrio observado y el estado de fase semisólida inferido se corroboraron mediante análisis espectrométricos de masas fuera de línea en las partículas de aerosol a granel y confirmaron la formación de organosulfatos y oligómeros.
La escala de tiempo inesperadamente corta para la transición de fase dentro de SOA de isopreno tiene implicaciones importantes para el crecimiento de partículas ultrafinas atmosféricas a tamaños relevantes para la formación de núcleos de condensación de nubes, lo que podría afectar el equilibrio radiativo de la Tierra.
El equipo de investigación cree que el siguiente paso es diseñar experimentos que prueben si SOA procedente de mezclas de compuestos orgánicos volátiles antropogénicos y biogénicos se comporta de manera similar.
Más información: Yuzhi Chen et al, Comportamiento de desequilibrio en aerosol orgánico secundario de isopreno, Ciencia y tecnología ambientales (2023). DOI:10.1021/acs.est.3c03532
Información de la revista: Ciencia y tecnología ambientales
Proporcionado por el Laboratorio de Ciencias Moleculares Ambientales
