Overal aanwezig en toch mysterieus. Lichtabsorberend, koolstofhoudende deeltjes, ook bekend als bruine koolstof, komen veel voor in de atmosfeer, maar zijn zeer variabel. Wetenschappers werken aan het opvullen van kennislacunes in hoe ze ontstaan, hun chemische eigenschappen, en hoeveel licht ze absorberen.

Een onderzoeksteam onder leiding van Pacific Northwest National Laboratory voerde gecontroleerde experimenten uit in de milieukamer van PNNL om de chemische reacties die in de atmosfeer plaatsvinden na te bootsen. Ze keken naar de impact van verschillende deeltjesingrediënten (precursoren), de reactieomstandigheden (temperatuur en licht), en de hoeveelheid luchtvochtigheid (relatieve vochtigheid) bij bruinkoolvorming en veroudering. De resultaten suggereren dat bruine koolstof gevormd wordt uit gewone, door de mens veroorzaakte vervuiling kan een aanzienlijke impact hebben op de energiebalans van de aarde. Verder, hun werk wijst op de noodzaak om zorgvuldig opnieuw te bekijken hoe bruine koolstof wordt weergegeven in klimaatmodellen.

Er zijn twee soorten koolstofbevattende (organische) atmosferische deeltjes en beide zijn zeer goed in het absorberen van zonlicht. belangrijk om te beschouwen als atmosferische warmers. Zwarte koolstofdeeltjes zijn fijne deeltjes die worden uitgestoten door verbranding op hoge temperatuur, voornamelijk van fossiele brandstoffen, zoals bij dieselmotoren. Bruine koolstofdeeltjes worden uitgestoten door verbranding van organische materialen, of biomassa, zoals natuurlijke of door de mens veroorzaakte branden, gewasresten, en landopruiming. Echter, recent onderzoek heeft aangetoond dat bruine koolstof ook kan worden gevormd wanneer mengsels van natuurlijke en door de mens gemaakte chemicaliën in de atmosfeer in aanwezigheid van zonlicht met elkaar reageren om "secundaire" organische aerosolen (SOA) te produceren. Het onderzoek suggereert dat deze secundaire bruine koolstof aanzienlijke gevolgen kan hebben voor het lokale of regionale klimaat, nieuwe inzichten verschaffen over hoe SOA-effecten in klimaatmodellen beter kunnen worden geëvalueerd.

Het PNNL-onderzoeksteam, waaronder medewerkers van Concordia University, voerde een reeks experimenten uit in de milieukamer van PNNL om de effecten van verschillende goed gecontroleerde parameters op de opname van bruine koolstof te onderzoeken, inclusief vluchtige organische koolstofprecursoren, stikstofmonoxideconcentraties, relatieve vochtigheid en blootstelling aan licht (verouderingstijd door fotolyse). Naast het gebruik van de op oplossing gebaseerde spectrometer om lichtabsorptie te meten, ze pasten ook massaspectrometrietechnieken toe om in de chemische samenstelling van SOA-producten te graven. Deze metingen gecombineerd geven informatie over beide brekingsindices, of lichtabsorptiecoëfficiënten van bruine koolstof en hun chemische eigenschappen.

Onderzoekers plannen een meer gedetailleerde analyse van chemische samenstellingen die reageren op lichtabsorptie. De inherente SOA-vormingsmechanismen, die aanzienlijk worden gewijzigd door omgevingsomstandigheden, zijn een extra onderzoeksmogelijkheid.