Χημεία του Δευτερογενούς Οργανικού Αερολύματος

Πώς η οξείδωση των πτητικών οργανικών ενώσεων παράγει προϊόντα χαμηλής πτητικότητας που συμπυκνώνονται για να σχηματίσουν ένα σημαντικό κλάσμα των λεπτών σωματιδίων.

Definition

Το δευτερογενές οργανικό αερόλυμα είναι σωματιδιακή ύλη που σχηματίζεται στην ατμόσφαιρα όταν τα προϊόντα οξείδωσης των πτητικών οργανικών ενώσεων κατανέμονται στην συμπυκνωμένη φάση.

Scope

Καλύπτει την οξείδωση βιογενών και ανθρωπογενών πτητικών οργανικών ενώσεων, την παραγωγή ημιπτητικών και χαμηλής πτητικότητας προϊόντων, την κατανομή αερίου-σωματιδίου, την πολυγενετική γήρανση του οργανικού αερολύματος, το πλαίσιο του συνόλου βάσης πτητικότητας (volatility basis set) και τη συμβολή του δευτερογενούς οργανικού αερολύματος στα παγκόσμια φορτία σωματιδίων.

Core questions

• Πώς η οξείδωση μετατρέπει τις πτητικές οργανικές ουσίες σε συμπυκνώσιμα προϊόντα;
• Τι ελέγχει την κατανομή των οργανικών ενώσεων μεταξύ των φάσεων αερίου και σωματιδίων;
• Γιατί το δευτερογενές οργανικό αερόλυμα είναι τόσο άφθονο και χημικά πολύπλοκο;

Key theories

Κατανομή οργανικών ουσιών μεταξύ αερίου-σωματιδίου

Η οξείδωση μειώνει την πτητικότητα των οργανικών ενώσεων, επιτρέποντας τους να κατανέμονται στην φάση των σωματιδίων ανάλογα με την υπάρχουσα οργανική μάζα, με το σύνολο βάσης πτητικότητας (volatility basis set) να περιγράφει το συνεχές των πτητικοτήτων των προϊόντων.

Mechanisms

Οι πτητικές οργανικές ενώσεις που εκπέμπονται από τη βλάστηση και την ανθρώπινη δραστηριότητα οξειδώνονται από την ρίζα υδροξυλίου, το όζον και την ρίζα νιτρικού, παράγοντας ένα φάσμα προϊόντων με μειωμένη πτητικότητα. Τα ημιπτητικά και χαμηλής πτητικότητας είδη συμπυκνώνονται σε υπάρχοντα σωματίδια σύμφωνα με τις συγκεντρώσεις κορεσμού τους, μια διαδικασία που αποτυπώνεται από το σύνολο βάσης πτητικότητας (volatility basis set). Η συνεχής οξείδωση, ή γήρανση, τόσο των οργανικών ουσιών σε φάση αερίου όσο και σε φάση σωματιδίων προσθέτει οξυγόνο και μειώνει περαιτέρω την πτητικότητα, έτσι ώστε το οργανικό αερόλυμα να γίνεται πιο οξειδωμένο καθώς οι αέριες μάζες γερνούν.

Clinical relevance

Το δευτερογενές οργανικό αερόλυμα αποτελεί μεγάλο μέρος των λεπτών σωματιδίων που επηρεάζουν την υγεία και το κλίμα, και η πολύπλοκη χημεία του αποτελεί μια σημαντική πρόκληση για τα μοντέλα ποιότητας αέρα και κλίματος.

History

Η σημασία του δευτερογενούς οργανικού αερολύματος έγινε σαφής μέσω πειραμάτων θαλάμου και μετρήσεων πεδίου από τη δεκαετία του 1990 και μετά, με την έλευση της φασματομετρίας μάζας αερολύματος, όπως συνοψίζεται από τους Jimenez και συνεργάτες και Hallquist και συνεργάτες, μεταμορφώνοντας την κατανόηση της χημείας των οργανικών σωματιδίων.

Key figures

• Mattias Hallquist
• Jose-Luis Jimenez

Seminal works

• hallquist2009
• jimenez2009

Frequently asked questions

Πώς διαφέρει το δευτερογενές οργανικό αερόλυμα από το πρωτογενές αερόλυμα;

Το πρωτογενές οργανικό αερόλυμα εκπέμπεται απευθείας ως σωματίδια, ενώ το δευτερογενές οργανικό αερόλυμα σχηματίζεται στην ατμόσφαιρα όταν οι αέριες οργανικές ενώσεις οξειδώνονται σε προϊόντα χαμηλής πτητικότητας που συμπυκνώνονται.