Le changement climatique mondial est souvent au premier plan des discussions et controverses nationales et internationales, pourtant, de nombreux détails des facteurs contributifs spécifiques sont mal compris. De nombreuses questions restent sans réponse sur l'ampleur réelle de l'effet des humains sur le changement climatique de la Terre.

De nouvelles perspectives sur un polluant prolifique

Maintenant, La scientifique du PNNL, le Dr Xiao-Ying Yu et son équipe ont découvert des informations importantes sur la formation d'aérosols organiques secondaires (SOA), qui deviennent rapidement un des principaux polluants préoccupants en termes de changement climatique.

Les SOA sont des molécules en suspension dans l'air produites à partir de molécules organiques mères, souvent appelés composés organiques volatils (COV), par une série de réactions photochimiques. Les COV pénètrent dans l'atmosphère sous forme de gaz émis par la biosphère et sont actuellement rejetés en quantités massives par les activités humaines, comme la combustion de combustibles fossiles comme l'essence, charbon, et le gaz naturel. Les COV peuvent également provenir de pesticides et de produits ménagers comme les peintures, adhésifs, et assainisseurs d'air. Lorsqu'il est absorbé dans l'eau en suspension dans l'air, Les COV sont amorcés pour les réactions qui forment les SOA.

Selon le scénario, Les SOA peuvent avoir un effet de refroidissement ou de réchauffement sur le climat. En effet, ils peuvent à la fois absorber et refléter la lumière. L'absorption de la lumière provoque un refroidissement, tandis que la réflexion entraîne un réchauffement. Ainsi, Les SOA peuvent avoir un effet dynamique et imprévisible sur la progression du changement climatique.

Les SOA ne contribuent pas seulement aux changements atmosphériques, ils sont également des acteurs importants de la santé humaine et peuvent avoir des effets néfastes sur notre fonction respiratoire et circulatoire.

Ce qu'ils ont trouvé

À l'aide d'un dispositif spécial, le système d'analyse à l'interface du vide liquide (SALVI), inventé par Yu, l'équipe a découvert plusieurs facteurs et mécanismes sous-jacents à la formation de SOA, y compris la couche d'eau liquide qui recouvre souvent la surface des particules en suspension dans l'air et absorbe les COV. Les recherches de l'équipe ont été menées à l'EMSL, le Laboratoire des sciences moléculaires de l'environnement, une installation utilisateur du Département de l'énergie des États-Unis (DOE) située au PNNL. Les recherches de Yu s'appuient sur des techniques d'imagerie chimique développées dans son groupe au PNNL, ainsi qu'à partir d'un corpus de travaux qui comprend entre 10 et 15 ans d'études sur les surfaces et les interfaces. Les résultats de l'équipe montrent que l'interface entre la couche d'eau et l'air qui l'entoure est importante dans la formation de SOA car elle facilite les réactions qui créent des SOA à partir de COV. L'article de l'équipe est publié dans Sciences et technologies de l'environnement .

Toutefois, parce que la lumière joue un rôle central dans le développement de SOA, il peut sembler que le risque d'exposition à la SOA diminue ou disparaît la nuit. Pas si vite. Le compagnon de travail de l'équipe, Publié dans npj Science du climat et de l'atmosphère , montre que la chimie diurne et nocturne peut se produire, ce qui signifie que les SOA se forment toujours après le coucher du soleil. Bien que les raisons exactes de cette situation ne soient pas encore claires, Yu et son équipe sont sur une piste prometteuse. Alors que plusieurs espèces chimiques cruciales pour le développement de SOA sont produites par photochimie, des grappes d'ions impliquant des matières organiques (molécules à base de carbone) et de l'eau stockées dans la couche liquide autour d'autres matières organiques n'ont fait l'objet que de spéculations auparavant. Yu et son équipe ont découvert que ces ions de cluster peuvent être tout aussi importants pour la formation des SOA, permettant une formation continue même après le coucher du soleil.

En informant mieux les modèles de processus mondiaux et les prévisions, les informations révélées par Yu et ses collègues sur les SOA peuvent nous aider à mieux comprendre la myriade de façons dont les humains affectent le climat de la Terre.