Implicações do comportamento de desequilíbrio do aerossol orgânico secundário de isopreno na formação de nuvens
Experimentos na Câmara Ambiental do Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico (PNNL) descobriram que vapores orgânicos frescos estabeleceram equilíbrio com partículas orgânicas frescas, mas foram incapazes de se equilibrar com as mesmas partículas depois que as partículas envelheceram por apenas 20 minutos. Crédito:Andrea Starr | Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico Os aerossóis atmosféricos desempenham um papel significativo no clima da Terra. Compreender a formação de partículas orgânicas na atmosfera é fundamental para compreender as propriedades e a formação das nuvens e, como resultado, desvendar as futuras alterações climáticas. O isopreno, um composto orgânico, é produzido por muitas plantas e tem um grande impacto na química e composição atmosférica.
Estudos anteriores demonstraram que uma rápida segregação de partículas orgânicas frescas e envelhecidas, derivadas das emissões das árvores, tem um impacto significativo no crescimento das partículas.
No entanto, estudos recentes mostraram que as suposições instantâneas de partição de equilíbrio gás-partícula não conseguem prever a formação de SOA, mesmo em alta umidade relativa (~85%). O envelhecimento fotoquímico parece ser um fator determinante.
Um estudo, conduzido por pesquisadores do Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) e publicado na Environmental Science &Technology , examinaram a escala de tempo mínima de envelhecimento necessária para observar a partição sem equilíbrio de compostos orgânicos semivoláteis (SVOCs) entre a fase gasosa e a fase aerossol a ~ 50% de umidade relativa.
O isopreno SOA da semente foi gerado por foto-oxidação na presença de sementes eflorescentes de sulfato de amônio a <1 ppbv NOx , envelhecido fotoquimicamente ou no escuro por 0,3 a 6 horas e posteriormente exposto a SVOCs de isopreno frescos.
Os resultados da equipe mostram que a suposição de particionamento de equilíbrio é precisa para o isopreno SOA fresco, mas quebra depois que o isopreno SOA envelhece por apenas 20 minutos, mesmo no escuro.
Os resultados da modelagem mostraram que um estado de fase SOA semissólido era necessário para reproduzir a evolução observada da distribuição do tamanho das partículas. O comportamento de partição fora de equilíbrio observado e o estado de fase semissólida inferido foram corroborados por análise espectrométrica de massa off-line nas partículas de aerossol a granel e confirmaram a formação de organossulfatos e oligômeros.
A escala de tempo inesperadamente curta para a transição de fase no isopreno SOA tem implicações importantes para o crescimento de partículas ultrafinas atmosféricas em tamanhos relevantes para a formação de núcleos de condensação de nuvens, o que poderia impactar o equilíbrio radiativo da Terra.
A equipe de pesquisa acredita que o próximo passo é projetar experimentos que testem se o SOA de misturas de compostos orgânicos voláteis antropogênicos e biogênicos se comporta de maneira semelhante.
