Les molécules organiques hautement oxygénées sont un composant clé des aérosols organiques secondaires atmosphériques. Cependant, l'origine et le mécanisme de formation des molécules organiques hautement oxygénées à forte insaturation (HU-HOM) restent inconnus. Mais maintenant, une équipe internationale de chercheurs a découvert que la photooxydation des grands hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sur la suie par l'oxygène singulet et les radicaux anions superoxydes peut être une source importante des HU-HOM inexpliqués largement observés dans l'atmosphère. L'équipe était dirigée par Yafang Cheng de l'Institut Max Planck de chimie et Chuncheng Chen de l'Institut de chimie de l'Académie chinoise des sciences. Leurs résultats sont basés sur des études au niveau moléculaire du vieillissement photochimique de la suie par O_2. Les HU-HOM dérivés de HAP présentent des groupes fonctionnels lactone et anhydride et peuvent augmenter considérablement l'hydrophilie de la suie.

On s'attend à ce que l'augmentation de l'hydrophilie de la suie après le vieillissement photochimique influence davantage le devenir et les effets des aérosols de suie dans l'atmosphère :par exemple, en devenant de meilleurs noyaux de condensation des nuages, en étant plus facilement impliqué dans la chimie et le vieillissement en phase aqueuse, en altérant son processus de dépôt humide. etc.

Déchiffrer les formules moléculaires

Les chercheurs ont caractérisé l'évolution de la composition moléculaire au cours du photovieillissement de la suie en appliquant une ionisation par désorption laser couplée à la spectrométrie de masse par résonance cyclotronique ionique à transformée de Fourier (LDI FT-ICR MS), une technique de spectrométrie de masse à ultra haute résolution permettant une attribution sûre des formules moléculaires. La réflexion interne totale atténuée in situ (ATR-IR) a été utilisée pour étudier l'évolution des groupes fonctionnels au cours de l'oxydation de la suie. Ils constatent que des molécules organiques hautement oxygénées à forte insaturation (HU-HOM) sont formées par une voie d'oxydation photochimique multigénérationnelle, où les cétones, les aldéhydes et les acides sont produits par la photooxydation de grands hydrocarbures aromatiques polycycliques sur la suie au stade initial, suivie par la formation et l'accumulation de lactones et d'anhydrides lors d'une oxydation supplémentaire.

"Dans cette oxydation photochimique hétérogène, O₂ Les molécules sont l'oxydant initial, qui est ensuite photosensibilisé pour former des espèces réactives de l'oxygène telles que l'oxygène singulet et les radicaux anion superoxyde », a déclaré Meng Li, post-doctorant dans le groupe de Yafang Cheng et premier auteur de l'étude.>2 dans la troposphère, cette voie d'oxydation devrait être un processus de vieillissement très important pour les HAP et les particules de suie, en particulier dans les régions propres et éloignées », a ajouté Meng Li.

"Cette nouvelle voie de formation de HU-HOM pourrait être une voie d'évolution caractéristique des aérosols organiques primaires issus de diverses combustions, en raison de l'existence généralisée de HAP là-bas, contribuant ainsi à une compréhension plus complète de l'évolution chimique des aérosols organiques", a déclaré Yafang Cheng. qui dirige le groupe de recherche indépendant Minerva au MPIC.

La recherche a été publiée dans Chem . + Explorer plus loin

Mécanisme d'oxydation initiée par le Cl de la méthacroléine dans des conditions sans NOx