Chemie des sekundären organischen Aerosols

Wie die Oxidation flüchtiger organischer Verbindungen Produkte geringer Flüchtigkeit erzeugt, die kondensieren und einen Großteil der Feinstaubpartikel bilden.

Definition

Sekundäres organisches Aerosol ist Feinstaub, der in der Atmosphäre entsteht, wenn die Oxidationsprodukte flüchtiger organischer Verbindungen in die kondensierte Phase übergehen.

Scope

Umfasst die Oxidation biogener und anthropogener flüchtiger organischer Verbindungen, die Erzeugung semivolatiler und geringflüchtiger Produkte, die Gas-Partikel-Verteilung, die mehrgenerationale Alterung organischer Aerosole, das Volatility Basis Set-Framework und den Beitrag sekundärer organischer Aerosole zur globalen Partikelbelastung.

Core questions

• Wie wandelt Oxidation flüchtige organische Stoffe in kondensierbare Produkte um?
• Was steuert die Verteilung organischer Verbindungen zwischen Gas- und Partikelphase?
• Warum ist sekundäres organisches Aerosol so reichlich vorhanden und chemisch komplex?

Key theories

Gas-Partikel-Verteilung von organischen Stoffen

Oxidation senkt die Flüchtigkeit organischer Verbindungen, wodurch sie proportional zur vorhandenen organischen Masse in die Partikelphase übergehen können, wobei das Volatility Basis Set das Kontinuum der Produktflüchtigkeiten beschreibt.

Mechanisms

Flüchtige organische Verbindungen, die von Vegetation und menschlicher Aktivität emittiert werden, werden durch das Hydroxylradikal, Ozon und das Nitratradikal oxidiert, wodurch ein Spektrum von Produkten mit reduzierter Flüchtigkeit entsteht. Semivolatile und geringflüchtige Spezies kondensieren entsprechend ihrer Sättigungskonzentrationen auf vorhandene Partikel, ein Prozess, der durch das Volatility Basis Set erfasst wird. Die fortgesetzte Oxidation oder Alterung sowohl der gas- als auch der partikelphasigen organischen Stoffe fügt Sauerstoff hinzu und senkt die Flüchtigkeit weiter, sodass organische Aerosole mit zunehmendem Alter der Luftmassen stärker oxidiert werden.

Clinical relevance

Sekundäres organisches Aerosol macht einen großen Anteil des Feinstaubs aus, der die Gesundheit und das Klima beeinflusst, und seine komplexe Chemie stellt eine große Herausforderung für Luftqualitäts- und Klimamodelle dar.

History

Die Bedeutung des sekundären organischen Aerosols wurde durch Kammerversuche und Feldmessungen ab den 1990er Jahren deutlich, wobei die Einführung der Aerosol-Massenspektrometrie, zusammengefasst von Jimenez und Kollegen sowie Hallquist und Kollegen, das Verständnis der Chemie organischer Partikel transformierte.

Key figures

• Mattias Hallquist
• Jose-Luis Jimenez

Seminal works

• hallquist2009
• jimenez2009

Frequently asked questions

Wie unterscheidet sich sekundäres organisches Aerosol von primärem Aerosol?

Primäres organisches Aerosol wird direkt als Partikel emittiert, während sekundäres organisches Aerosol in der Atmosphäre entsteht, wenn gasförmige organische Verbindungen zu geringflüchtigen Produkten oxidiert werden, die kondensieren.