ACS: молекулярный состав атмосферы изменяется в течении суток
Мельчайшие частицы аэрозолей в атмосфере оказывают значительное влияние на климат. Они влияют на климат напрямую, взаимодействуя с солнечным излучением. В зависимости от типа частиц они могут блокировать солнечный свет, охлаждая атмосферу, или поглощать солнечный свет, нагревая атмосферу. Они также косвенно влияют на климат, выступая в качестве семян для формирования теплых и холодных облаков. Но у ученых нет информации о молекулярном составе этих аэрозолей. Особенно это касается аэрозолей днем и ночью над сельскохозяйственными полями.
В исследовании, опубликованном в ACS Earth and Space Chemistry, ученые исследовали так называемые вторичные органические аэрозоли (SOA). Эти аэрозоли образуются в результате атмосферного окисления свежевыброшенных аэрозолей. Они изучили эти SOA над сельскохозяйственными полями на юге Великих равнин в Оклахоме. Команда определила, что органосульфаты (соединения кислорода, сульфатов и органических остатков) были более распространены в аэрозолях в дневное время, чем в ночное время над сельскохозяйственными полями Южных Великих равнин. Они также обнаружили, что ночные аэрозоли были более жидкими, чем те, которые были обнаружены в дневное время, и что некоторые аэрозоли можно было проследить до источников в городских районах.
SOA являются одним из наиболее распространенных типов атмосферных аэрозолей. Понимание того, как они распределяются, каков их состав и как они различаются, поможет ученым отслеживать прогрессирование изменения климата. Это также поможет ученым понять различные атмосферные процессы. Изменения в атмосферных аэрозолях могут повлиять на погодные условия и температуру поверхности Земли. Эти изменения оказывают значительное влияние на здоровье сельскохозяйственных культур, доступ к воде, таяние снега и другие важные условия жизни на Земле. Это исследование дает важные данные для включения в модели атмосферных процессов, а также для более полного понимания климатических процессов.
Многопрофильная группа ученых из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории, Сандийских национальных лабораторий и Брукхейвенской национальной лаборатории собрала образцы в атмосферной обсерватории Южных Великих равнин в Оклахоме. Место полевых измерений было создано исследовательским центром по измерению атмосферной радиации (ARM), пользовательским центром Управления науки Министерства энергетики (DOE).
Исследователи собирали образцы дважды в день — один раз днем и один раз ночью — в течение одного месяца весной. В дополнение к химическому составу команда получила дополнительную информацию о направлении ветра, относительной влажности и сложном распределении частиц по размерам. Работая с собранными образцами, ученые из Лаборатории молекулярных наук об окружающей среде (EMSL), которая также является пользовательским учреждением Управления науки Министерства энергетики США, использовали десорбцию нанораспылением и ионизацию электрораспылением с масс-спектрометрией высокого разрешения (nano-DESI-HRMS) для характеристики молекулярного состава аэрозолей в образцах. Команда определила молекулярные формулы, включающие углерод, водород и кислород (CHO), азот (CHNO) и/или серу (CHOS, CHNOS).
Их результаты показали более высокие пропорции органосульфатов в дневное время на 41% по сравнению с ночью на 30%. Ночные аэрозоли характеризовались увеличением содержания CHO, CHNO и чрезвычайно низколетучих органических соединений углерода. Однако из-за высокой относительной влажности фазовое состояние аэрозолей в ночное время оказалось более жидкоподобным, чем в дневное. Кроме того, результаты показали, что аэрозоли перемещались далеко от городской среды. Это исследование дает ключевое представление об органосульфатах над сельскохозяйственными полями, демонстрируя зависимость от дневных и ночных циклов, а также эпизодические выбросы из антропогенных источников.
