Moléculas orgânicas altamente oxigenadas são um componente chave do aerossol orgânico secundário atmosférico. No entanto, a origem e o mecanismo de formação de moléculas orgânicas altamente oxigenadas com alta insaturação (HU-HOMs) permanecem desconhecidos. Mas agora uma equipe internacional de pesquisadores descobriu que a fotooxidação de grandes hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs) na fuligem por radicais de oxigênio singlete e ânion superóxido pode ser uma fonte importante de HU-HOMs inexplicáveis ​​amplamente observados na atmosfera. A equipe foi liderada por Yafang Cheng do Instituto Max Planck de Química e Chuncheng Chen do Instituto de Química da Academia Chinesa de Ciências. Seus resultados são baseados em investigações em nível molecular do envelhecimento fotoquímico da fuligem por O_2. Os HU-HOMs derivados de PAH exibem grupos funcionais lactona e anidrido e podem aumentar substancialmente a hidrofilicidade da fuligem.
Espera-se que o aumento da hidrofilicidade da fuligem após o envelhecimento fotoquímico influencie ainda mais o destino e os efeitos dos aerossóis de fuligem na atmosfera:por exemplo, tornando-se melhores núcleos de condensação de nuvens, mais facilmente envolvidos na química da fase aquosa e envelhecimento, alterando seu processo de deposição úmida etc.

Decifrando as fórmulas moleculares

Os pesquisadores caracterizaram a evolução da composição molecular durante o fotoenvelhecimento da fuligem, aplicando ionização de dessorção a laser acoplada à espectrometria de massa de ressonância de ciclotron de íons de Fourier (LDI FT-ICR MS), uma técnica de espectrometria de massa de resolução ultra-alta que permite a atribuição confiável das fórmulas moleculares. IR de reflexão interna total atenuada in situ (ATR-IR) foi usado para investigar a evolução de grupos funcionais durante a oxidação da fuligem. Eles descobriram que moléculas orgânicas altamente oxigenadas com alta insaturação (HU-HOMs) são formadas através de uma via de oxidação fotoquímica multigeracional, onde cetonas, aldeídos e ácidos são produzidos pela fotooxidação de grandes hidrocarbonetos aromáticos policíclicos na fuligem no estágio inicial, seguido por a formação e acumulação de lactonas e anidridos em oxidação adicional.

"Nesta oxidação fotoquímica heterogênea, O₂ moléculas são o oxidante inicial, que é ainda fotossensibilizado para formar espécies reativas de oxigênio, como oxigênio singlete e radicais de ânion superóxido", disse Meng Li, pós-doutorando no grupo de Yafang Cheng e primeiro autor do estudo. "Considerando a abundância de O₂ na troposfera, essa via de oxidação deve ser um processo de envelhecimento muito importante para PAHs e partículas de fuligem, especialmente em regiões limpas e remotas", acrescentou Meng Li.

"Esta nova via de formação de HU-HOM pode ser uma via de evolução característica de aerossóis orgânicos primários de várias combustões, devido à existência generalizada de PAHs, contribuindo assim para uma compreensão mais abrangente da evolução química de aerossóis orgânicos", disse Yafang Cheng. que lidera o Grupo de Pesquisa Independente Minerva no MPIC.

A pesquisa foi publicada em Chem . + Explorar mais

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