Wereldwijde klimaatverandering staat vaak voorop in nationale en internationale discussies en controverses, toch zijn veel details van de specifieke bijdragende factoren slecht begrepen. Veel vragen blijven onbeantwoord over hoe breed het effect van de mens op het veranderende klimaat van de aarde werkelijk is.

Nieuwe inzichten over een productieve verontreinigende stof

Nutsvoorzieningen, PNNL-wetenschapper Dr. Xiao-Ying Yu en haar team hebben belangrijke informatie ontdekt over de vorming van secundaire organische aerosolen (SOA's), die in snel tempo een primaire verontreinigende stof worden die zorgen baart in termen van klimaatverandering.

SOA's zijn moleculen in de lucht die worden geproduceerd uit organische moedermoleculen, vaak bekend als vluchtige organische stoffen (VOS), door een reeks fotochemische reacties. VOS komen de atmosfeer binnen als gassen die worden uitgestoten door de biosfeer en komen momenteel in enorme hoeveelheden vrij door menselijke activiteiten, zoals het verbranden van fossiele brandstoffen zoals benzine, steenkool, en aardgas. VOS kunnen ook afkomstig zijn van pesticiden en huishoudelijke producten zoals verf, lijmen, en luchtverfrissers. Wanneer opgenomen in water in de lucht, VOC's zijn klaar voor reacties die SOA's vormen.

Afhankelijk van het scenario, SOA's kunnen een verkoelend of verwarmend effect hebben op het klimaat. Dit komt omdat ze zowel licht kunnen absorberen als reflecteren. Lichtabsorptie zorgt voor afkoeling, terwijl reflectie leidt tot opwarming. Dus, SOA's kunnen een dynamisch en onvoorspelbaar effect hebben op de voortgang van klimaatverandering.

SOA's dragen niet alleen bij aan atmosferische veranderingen - ze zijn ook belangrijke spelers in de menselijke gezondheid en kunnen nadelige effecten hebben op onze ademhalings- en bloedsomloopfunctie.

Wat ze hebben gevonden

Met behulp van een speciaal apparaat - System for Analysis at the Liquid Vacuum Interface (SALVI) - uitgevonden door Yu, het team ontdekte verschillende onderliggende factoren en mechanismen achter SOA-vorming, inclusief de laag vloeibaar water die vaak het oppervlak van zwevende deeltjes bedekt en VOS opneemt. Het onderzoek van het team werd uitgevoerd bij EMSL, het Environmental Molecular Sciences Laboratory, een gebruikersfaciliteit van het Amerikaanse Department of Energy (DOE) bij PNNL. Yu's onderzoek bouwt voort op chemische beeldvormingstechnieken die zijn ontwikkeld in haar groep bij PNNL, evenals uit een oeuvre dat zo'n 10 tot 15 jaar studie over oppervlakken en interfaces omvat. De resultaten van het team laten zien dat het grensvlak tussen de waterlaag en de lucht eromheen belangrijk is bij de vorming van SOA, omdat het de reacties vergemakkelijkt die SOA's uit VOC's creëren. De paper van het team is gepubliceerd in Milieuwetenschap en -technologie .

Toch, omdat licht zo'n centrale rol speelt in SOA-ontwikkeling, het lijkt erop dat het risico op SOA-blootstelling 's nachts zou verminderen of verdwijnen. Niet zo snel. Het metgezelwerk van het team, gepubliceerd in npj Klimaat en Atmosferische Wetenschap , laat zien dat zowel overdag als 's nachts chemie kan optreden, wat betekent dat SOA's zich nog steeds vormen nadat de zon ondergaat. Hoewel de precieze redenen hiervoor nog niet duidelijk zijn, Yu en haar team zijn op een veelbelovende weg. Hoewel verschillende chemische soorten die cruciaal zijn voor de ontwikkeling van SOA worden geproduceerd door fotochemie, Over clusters van ionen met organische stoffen (op koolstof gebaseerde moleculen) en water opgeslagen in de vloeistoflaag rond andere organische stoffen is alleen eerder gespeculeerd. Yu en haar team ontdekten dat deze clusterionen even belangrijk kunnen zijn voor de vorming van SOA's, waardoor voortgezette vorming mogelijk is, zelfs nadat de zon ondergaat.

Door globale procesmodellen en voorspellingen beter te informeren, de informatie die Yu en haar collega's over SOA's hebben onthuld, kan ons helpen de talloze manieren waarop mensen het klimaat op aarde beïnvloeden, beter te begrijpen.