La oxidación fotoquímica en fase molecular de los PAH en el hollín puede producir una gran cantidad de aerosoles orgánicos insaturados y altamente oxigenados. Este hollín actúa mejor como núcleo de condensación de nubes e influye en su impacto climático: estos son los resultados de un nuevo estudio dirigido por Yafang Cheng, el grupo de investigación independiente de Minerva ‘Aerosoles, calidad del aire y clima’ en el Instituto Max Planck de Química en Mainz.
Las moléculas orgánicas con alto contenido de oxígeno son un componente importante de los aerosoles orgánicos secundarios en la atmósfera. Sin embargo, aún se desconoce el origen y mecanismo de formación de moléculas orgánicas altamente oxigenadas con alta insaturación (HU-HOMs). Pero ahora, un equipo internacional de investigadores ha descubierto que la fotooxidación de grandes hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH) en el hollín por radicales de oxígeno y superanión individuales podría ser una fuente importante de HU-HOM inexplicables que se observan ampliamente en la atmósfera. El equipo fue dirigido por Yafang Zheng del Instituto de Química Max Planck 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 O2. Los HU-HOM derivados de hidrocarburos aromáticos policíclicos muestran grupos funcionales de lactona y anhídrido y pueden aumentar significativamente la hidrofobicidad del hollín.
Se espera que el aumento de la resistencia al agua del hollín después del envejecimiento fotoquímico influya en el destino y los efectos de los aerosoles de hollín atmosféricos: por ejemplo, convertirse en mejores núcleos densificadores de nubes, participar fácilmente en la química y el envejecimiento de la fase acuosa y alterar el proceso de deposición húmeda. etc.
Descifrando fórmulas moleculares
Los investigadores describen la evolución de la estructura molecular durante la fotoluminiscencia del hollín mediante la aplicación de ionización por absorción láser acoplada a espectrometría de masas por resonancia de ciclotrón transformada de Fourier (LDI FT-ICR MS), una técnica de espectrometría de masas de ultra alta resolución que permite la asignación segura de fórmulas moleculares. . Se utilizó la reflexión interna total atenuada in situ IR (ATR-IR) para investigar la evolución de los grupos funcionales durante la oxidación del hollín. Encuentran que las moléculas orgánicas altamente insaturadas con alto contenido de oxígeno (HU-HOM) se forman a través de una vía de oxidación fotoquímica multigeneracional, en la que se producen cetonas, aldehídos y ácidos por fotooxidación de grandes hidrocarburos aromáticos policíclicos en el hollín en la etapa inicial, seguida por la formación y acumulación de lactonas El anhídrido se oxida aún más.
En esta oxidación fotoquímica heterogénea, O2 Ming Li, investigador postdoctoral en el grupo de Yafang Cheng y primer autor del estudio, dijo: «Dada 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 áreas limpias y remotas”.
«La nueva ruta de formación de HU-HOM podría ser una ruta de evolución distinta para los aerosoles orgánicos primarios de diferentes procesos de combustión, debido a la prevalencia de hidrocarburos aromáticos policíclicos allí, lo que contribuye a una comprensión más completa de la evolución química de los aerosoles orgánicos», dijo. Yafang Cheng. quien lidera el grupo Minerva de investigación independiente en MPIC.
Fuente de la historia:
Materiales Introducción de Instituto Max Planck de Química. Nota: El contenido puede modificarse según el estilo y la extensión.
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