Los investigadores proporcionan una visión sin precedentes de la formación de aerosoles en la atmósfera inferior de la Tierra

Los investigadores proporcionan una visión sin precedentes de la formación de aerosoles en la atmósfera inferior de la Tierra

Newswise: el 85% de la atmósfera de la Tierra reside en la capa inferior de su atmósfera, o troposfera. Sin embargo, existen importantes lagunas en nuestra comprensión de la química atmosférica que impulsa los cambios en la composición de la troposfera.

Una laguna de conocimiento particularmente importante es la formación y dispersión de aerosoles orgánicos secundarios (SOA), que afectan el equilibrio de radiación del planeta, la calidad del aire y la salud humana. Pero la brecha se está cerrando, gracias a descubrimientos innovadores realizados por un equipo internacional de investigadores dirigido por el Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE), los Laboratorios Nacionales Sandia y el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA.

Los científicos detallaron sus hallazgos en un nuevo artículo publicado este mes en Nature Geosciences.

El equipo se centró en una clase de compuestos conocidos como intermedios de Criegee (CI). Los investigadores sospechan que los CI desempeñan un papel importante en la formación de SOA cuando se combinan mediante un proceso llamado oligomerización. Pero hasta ahora nadie en el campo había identificado directamente las firmas químicas de este proceso.

«En primer lugar, descubrimos que la química de la CI puede desempeñar un papel importante en el cambio de la composición de la troposfera según los modelos atmosféricos actuales, tal vez en un orden de magnitud». – Carl Percival, investigador de la GPL de la NASA

Utilizando los métodos más avanzados disponibles para detectar moléculas en fase gaseosa y aerosoles en la atmósfera, el equipo tomó medidas de campo en la selva amazónica, una de las regiones de SOA más importantes en la Tierra. Allí, encontraron evidencia clara consistente con la reacción de un compuesto intermedio de Criegee que contiene carbono, hidrógeno y oxígeno (CH2oh oh).

«Este descubrimiento es extremadamente importante porque pudimos establecer una conexión directa entre lo que realmente vimos en el campo, lo que esperábamos que sucediera con la oligomerización de los CI y lo que caracterizamos y observamos teóricamente en el laboratorio. determinar», explicó Rebecca L. Carvan, químico asistente en Argonne y primer autor del artículo.

Estas observaciones de campo son sólo una parte de la ciencia moderna posible gracias a la colaboración de laboratorios.

«Además de las mediciones de campo, pudimos utilizar los métodos experimentales más avanzados del mundo para caracterizar directamente la reacción intermedia de Criegee. Usamos la cinética teórica más avanzada para predecir la reacción que no podemos medir directamente. Y aprovechamos la modelado químico global más avanzado para evaluar los efectos que esperaríamos de la oligomerización en la troposfera en función de esta cinética», dijo Craig A. Taatjes, químico de Combustión en Sandia.

Esta combinación de ingredientes produjo algunos resultados muy importantes.

«En primer lugar, descubrimos que la química de la CI puede desempeñar un papel importante en el cambio de la composición de la troposfera según los modelos atmosféricos actuales, tal vez en un orden de magnitud», dijo Carl Percival, investigador del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. «En segundo lugar, el modelado actualizado que hicimos en base a nuestro trabajo produjo sólo una fracción de la firma de oligomerización que vimos en el campo».

Esto podría significar que la química de la CI podría cambiar aún más dentro de la troposfera, o que están en juego otros mecanismos químicos aún desconocidos.

«Todavía tenemos mucho trabajo por hacer para definir completamente el papel de las reacciones de CI en la troposfera», concluyó Carvan. «Pero estos resultados aumentan significativamente nuestra comprensión de una vía potencialmente importante para la formación de SOA en las capas más importantes de la atmósfera terrestre».

Además de Carvan, los autores de Argonne incluyen a Aaron Jasper y Stephen Kloppenstein.

La financiación para el trabajo en Argonne y Sandia fue proporcionada por el Programa de Ciencias Energéticas Básicas de la Oficina de Ciencias del DOE y la Administración Nacional de Seguridad Nuclear. La NASA financió la investigación en el Jet Propulsion Laboratory.

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