Het is een nieuwe chemie waarvan is vastgesteld dat deze plaatsvindt in een wolkendruppel, een natte aerosol of op het oppervlak van een stofdeeltje. Het enige dat nodig is om te beginnen, zijn natuurlijke gebeurtenissen zoals stofstormen, oceaangolven, vulkaanuitbarstingen en bosbranden, die de hoeveelheid aerosolen in de atmosfeer vergroten.

Het effect van aerosolen op het klimaat kan wedijveren met de opwarming van CO₂ maar hangt af van de chemische samenstelling. Het meten van de grootte en "kleur" van aërosolen en hoe ze in de loop van de tijd veranderen, helpt wetenschappers dus bij het beoordelen van hun klimaateffect. Deze eigenschappen veranderen omdat aerosolen oppervlakken bieden voor wateropname en chemische reacties. Ook beïnvloeden aerosolen de vorming en levensduur van wolken, en afhankelijk van hoe hoog de wolken zijn, kunnen ze verwarming of afkoeling veroorzaken.

Vanwege hun diverse bronnen zijn atmosferische aerosolen chemisch complex. Ze bevatten zouten, organische stoffen en overgangsmetalen. Dit laatste is afkomstig van mineraal stof en ijzer is het meest voorkomende overgangsmetaal in deze deeltjes.

Pluimen mineraal stof in de atmosfeer worden vermengd met biomassa verbrandende rook tijdens transport over lange afstanden na vervuiling. Een deel van de organische koolstof in rook die biomassa verbrandt, is gevoelig voor oxidatie en complexering met ijzer. De efficiëntie en aard van producten van deze reacties die plaatsvinden onder gesimuleerde aerosol- en wolkenomstandigheden blijven echter open onderzoeksvragen.

In een recente publicatie in Communications Chemistry , een internationale samenwerking onder leiding van Hind Al-Abadleh van de Wilfrid Laurier University, Marcelo Guzman van de University of Kentucky en Akua Asa-Awuku van de University of Maryland, gericht op het bestuderen van grotendeels onontgonnen reacties van ijzer met aminofenolen. Het onderzoek onderzocht zorgvuldig de rol van aminofenolen bij de vorming van gekleurde stikstofhoudende organische koolstof.

Aminofenolen zijn voorbeelden van stikstofhoudende organische koolstof, een belangrijke klasse van bruine koolstof waarvan de bijdrage aan klimaatforcering en aërosol-wolkinteracties een grote bron van onzekerheid blijft in klimaatmodellen vanwege hun chemische complexiteit en variabele bronnen. Deze aromatische amines zijn gedetecteerd in de gasfase en in ultrafijne fijnstof afkomstig van industriële emissies en van de reductie van nitrobenzenen en nitrofenolen uit de verbranding van biomassa.

De nieuwe resultaten in deze publicatie laten een opmerkelijk efficiënte vorming zien van donkerbruine tot zwarte roetachtige en in water oplosbare producten onder atmosferische relevante omstandigheden.

Deze producten zijn oligomeren met 2-4 benzeenringen met stikstof- en hydroxylsubstituenten afkomstig van de abiotische door ijzer gekatalyseerde oxidatie van de aminofenolen. De reacties werden onderzocht in homogene (d.w.z. waterige fase) en heterogene systemen (d.w.z. vloeistof/vast grensvlak) met behulp van Arizona-teststof. Er werd gevonden dat de hygroscopiciteit van de reactieproducten hoger is dan die van levoglucosan, een prominente proxy voor biomassaverbranding van organische aerosol. De progressieve verdonkering van teststof uit Arizona met reactietijd werd ook gemeld, met duidelijke veranderingen in optische eigenschappen, morfologie, mengtoestand en chemische samenstelling.

Metaalgekatalyseerde chemie is een slecht begrepen tak van atmosferische wetenschappen, ondanks de wijdverbreide aanwezigheid van ijzer en andere overgangsmetalen in deeltjes, in wolken en mistdruppels, en op natuurlijke en kunstmatige oppervlakken die aan de lucht worden blootgesteld. De studie belicht over het hoofd gezien routes die leiden tot de transformatie van atmosferische aromatische amines in ijzerhoudende stofsystemen.

Deze transformaties beïnvloeden de nucleatie-efficiëntie van wolkencondensatie van aerosoldeeltjes met meerdere componenten en veranderen de fysisch-chemische eigenschappen van de aerosolen. Deze potentieel belangrijke routes worden momenteel niet vermeld in klimaat- en atmosferische chemiemodellen, en daarom zullen onze resultaten helpen de leemte op te vullen in ons begrip van de chemie van ijzer in aerosolen met verschillende gradaties van atmosferische verwerking. + Verder verkennen

Oudere rookpluimen van bosbranden kunnen het klimaat nog steeds beïnvloeden