Les aérosols atmosphériques jouent un rôle important dans le climat terrestre. Comprendre la formation des particules organiques dans l’atmosphère est essentiel pour comprendre les propriétés et la formation des nuages et, par conséquent, pour comprendre le changement climatique futur. L'isoprène, un composé organique, est produit par de nombreuses plantes et a un impact important sur la chimie et la composition de l'atmosphère.
Des études antérieures ont démontré qu'une ségrégation rapide des particules organiques fraîches et vieillies, dérivées des émissions des arbres, a un impact significatif sur la croissance des particules.
Cependant, des études récentes ont montré que les hypothèses de répartition instantanée de l'équilibre gaz-particules ne permettent pas de prédire la formation de SOA, même à une humidité relative élevée (~ 85 %). Le vieillissement photochimique semble être un facteur déterminant.
Une étude menée par des chercheurs du Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) et publiée dans Environmental Science &Technology. , a examiné le temps de vieillissement minimum requis pour observer une répartition hors équilibre des composés organiques semi-volatils (COSV) entre la phase gazeuse et la phase aérosol à environ 50 % d'humidité relative.
L'isoprène SOA des graines a été généré par photo-oxydation en présence de graines de sulfate d'ammonium efflorescentes à <1 ppbv NOx , vieilli photochimiquement ou dans l'obscurité pendant 0,3 à 6 heures, puis exposé à des COSV d'isoprène frais.
Les résultats de l'équipe montrent que l'hypothèse de répartition à l'équilibre est exacte pour l'isoprène SOA frais, mais s'effondre après que l'isoprène SOA ait vieilli pendant aussi peu que 20 minutes, même dans l'obscurité.
Les résultats de la modélisation ont montré qu’un état de phase SOA semi-solide était nécessaire pour reproduire l’évolution de la distribution granulométrique observée. Le comportement de partage hors équilibre observé et l'état de phase semi-solide déduit ont été corroborés par une analyse spectrométrique de masse hors ligne sur les particules d'aérosol en vrac et ont confirmé la formation d'organosulfates et d'oligomères.
Le délai étonnamment court pour la transition de phase au sein de l'isoprène SOA a des implications importantes pour la croissance des particules ultrafines atmosphériques jusqu'à des tailles pertinentes pour la formation de noyaux de condensation des nuages, ce qui pourrait avoir un impact sur l'équilibre radiatif de la Terre.
L'équipe de recherche pense que la prochaine étape consiste à concevoir des expériences qui testeront si la SOA provenant de mélanges de composés organiques volatils anthropiques et biogéniques se comporte de la même manière.
Plus d'informations : Yuzhi Chen et al, Comportement hors équilibre dans les aérosols organiques secondaires d'isoprène, Science et technologie de l'environnement (2023). DOI :10.1021/acs.est.3c03532
Informations sur le journal : Sciences et technologies environnementales
Fourni par le Laboratoire des sciences moléculaires de l'environnement
