Воздух полон микроскопических частиц, переносимых по воздуху, называемых аэрозолями. Аэрозоли могут поступать из естественных источников, таких как пожары или морские брызги, или из антропогенных источников, таких как выбросы от автомобилей и электростанций. По мере того, как частицы аэрозоля перемещаются в атмосфере, они сталкиваются с другими популяциями частиц и химически развиваются, в результате чего образуется плотный суп из окисленных органических веществ. Хотя многие атмосферные частицы вначале слишком малы, чтобы влиять на климат, по мере того, как они растут, их потенциал воздействия на климат увеличивается.
Понимание того, как эти частицы изменяются, имеет решающее значение для понимания того, как они влияют на окружающую среду и здоровье человека.
По мере того, как частицы растут и перемещаются в атмосфере, они собирают материал, называемый вторичным органическим аэрозолем (SOA). Большая часть SOA состоит из полулетучих органических соединений (SVOC), которые могут диффундировать в частицы, перемещаясь от одной частицы, переходя в газовую фазу и перемещаясь к другой частице.
В последнее время возникли разногласия относительно того, способны ли SVOC диффундировать в "стеклянные" атмосферные частицы.
Если SVOC не могут диффундировать в эти частицы, они не будут конденсироваться на них, что замедлит скорость роста частиц.
«Наша работа показывает, что некоторые частицы становятся хрустящими в сухом состоянии – они стекловидные – но становятся липкими при намокании; в большинстве условий полулетучие соединения довольно легко диффундируют в частицы», – сказал Донахью. , лорд-профессор химии в Меллонском научном колледже и профессор химической инженерии, инженерии и государственной политики в инженерном колледже. Донахью также является членом Центра изучения атмосферных частиц (CAPS) Университета Карнеги-Меллона, который является лидером в изучении химии атмосферных частиц и завершил новаторские исследования, которые показывают, как эти атмосферные частицы меняются с течением времени.
В текущем исследовании докторант-химик Цин Е использовала одночастичную масс-спектрометрию, чтобы увидеть, диффундируют ли SVOC из одной группы частиц в другую, что усложняет частицы. Е рассмотрел два разных типа вторичных органических аэрозолей, образующихся при окислении органических газов: альфа-пинен, молекула, выделяемая соснами, и толуол, ароматический углеводород в бензине, который также часто используется в качестве растворителя или в производстве. промышленных материалов. Она объединила две популяции частиц, одна из которых была помечена изотопами, и измерила популяции с течением времени.
В частицах альфа-пинена изотопы меченых частиц легко испаряются в немеченые частицы. Частицы толуола также легко диффундировали, но только если относительная влажность была выше 30 процентов.
Результаты показывают, что SVOC могут перемещаться между атмосферными частицами, но условия, при которых они могут перемещаться, зависят от исходного источника частицы.