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当灰尘遇到污染时会发生新的化学反应

这是一种新的化学物质,发现发生在云滴、湿气溶胶或尘埃颗粒表面。开始所需要的只是自然事件,如沙尘暴、海浪作用、火山爆发和野火,它们会增加大气中气溶胶的数量。

气溶胶对气候的影响可能与CO2变暖相媲美,但取决于化学成分。因此,测量气溶胶的大小和“颜色”以及它们如何随时间变化有助于科学家评估它们的气候影响。这些性质发生了变化,因为气溶胶提供了吸水和化学反应的表面。此外,气溶胶会影响云的形成和寿命,并且根据云的高度,它们可能会导致加热或冷却。

由于它们的来源不同,大气气溶胶的化学性质很复杂。它们含有盐、有机物和过渡金属。后者来源于矿物粉尘,而铁是这些颗粒中最普遍的过渡金属。

在污染事件发生后的长距离运输过程中,大气中的矿物粉尘羽流与生物质燃烧烟雾混合。生物质燃烧烟气中的一些有机碳易于氧化和与铁络合。然而,在模拟气溶胶和云条件下发生的这些反应产物的效率和性质仍然是悬而未决的研究问题。

在最近发表于CommunicationsChemistry的一篇文章中,由WilfridLaurier大学的HindAl-Abadleh、肯塔基大学的MarceloGuzman和马里兰大学的AkuaAsa-Awuku领导的一项国际合作专注于研究铁与氨基酚的主要未探索反应.该研究仔细检查了氨基酚在形成有色含氮有机碳中的作用。

氨基酚是含氮有机碳的例子,这是一类重要的棕碳,由于其化学复杂性和可变来源,其对气候强迫和气溶胶-云相互作用的贡献仍然是气候模型中不确定性的一大来源。这些芳香胺已在工业排放物的气相和超细颗粒物以及生物质燃烧中硝基苯和硝基苯酚的还原中检测到。

本出版物中的新结果表明,在与大气相关的条件下,可以非常有效地形成深棕色至黑色烟灰状和水溶性产品。

这些产品是含有2-4个苯环的低聚物,带有氮和羟基取代基,来自非生物铁催化的氨基酚氧化。使用亚利桑那测试粉尘在均相(即水相)和异相系统(即液/固界面)中探索反应。发现反应产物的吸湿性高于左旋葡聚糖,这是生物质燃烧有机气溶胶的重要代表。还报道了亚利桑那试验粉尘随着反应时间的推移逐渐变暗,光学性质、形态、混合状态和化学成分发生明显变化。

金属催化化学是大气科学的一个鲜为人知的分支,尽管铁和其他过渡金属广泛存在于颗粒物、云和雾滴以及暴露在空气中的天然和工程表面上。该研究强调了导致含铁粉尘系统中大气芳香胺转化的被忽视的途径。

这些转变影响多组分气溶胶颗粒的云凝结成核效率,改变气溶胶的物理化学性质。这些潜在的重要途径目前在气候和大气化学模型中未得到解释,因此我们的结果将有助于填补我们对不同程度大气处理的气溶胶中铁化学的理解空白。

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