Los investigadores del Instituto Paul Scherrer PSI han desarrollado un nuevo método para analizar las partículas con mayor precisión que nunca. Con su ayuda, refutaron una doctrina establecida: que las moléculas en los aerosoles no experimentan más transformaciones químicas porque están encerradas en otras suspendidasEn la cámara de smog en PSI, analizaron compuestos químicos directamente en aerosoles y observaron cómo las moléculas se disociaban y liberaban, por ejemplo, ácido fórmico gaseoso a la atmósfera. Estos hallazgos ayudarán a mejorar la comprensión de los procesos globales involucrados en las nubesformación y contaminación del aire y para refinar los modelos correspondientes. Los resultados de esta investigación se publican hoy en la revista Avances científicos .
Cualquiera que pasee por un bosque de coníferas y disfrute del aire ácido y refrescante está inhalando α-pineno. Este es uno de los compuestos orgánicos volátiles en los aceites de los árboles de coníferas, y también ocurre en eucaliptos y romero. El olordesencadena sentimientos agradables en la mayoría de las personas. Menos placentero es que el compuesto cambia en la atmósfera, bajo la influencia de los radicales, en otros compuestos, llamados moléculas orgánicas altamente oxidadas. Algunos de estos son sustancias reactivas, hasta cierto punto nocivas.Recientemente, los investigadores atmosféricos han estado bajo escrutinio y su papel, por ejemplo, en la formación de nubes, aún no se comprende.
Estas moléculas orgánicas altamente oxidadas son menos volátiles que la sustancia de partida α-pineno y, por lo tanto, se condensan fácilmente. Junto con las partículas de polvo y otras sustancias sólidas y líquidas en el aire, forman lo que llamamos partículas o aerosoles.
"Hasta ahora se pensaba que tales moléculas están protegidas de nuevas transformaciones una vez que han aterrizado en partículas", dice Andre Prévôt, del Laboratorio de Química Atmosférica de PSI. "Se creía que ya no cambiarían más"., pero simplemente se extendería sobre la atmósfera y eventualmente llovería "
Esta opinión generalizada no corresponde a la realidad, sin embargo, como Prévôt y sus colegas investigadores de PSI mostraron: "Las reacciones continúan, incluso en el material particulado". Las moléculas permanecen reactivas y reaccionan entre sí para formar partículas más grandes odisociarse, liberando así, por ejemplo, ácido fórmico. Este compuesto común se encuentra no solo en hormigas y ortigas, sino también en la atmósfera, donde es un indicador importante de la contaminación del aire.
Las observaciones de los investigadores de PSI deberían ayudar a mejorar los modelos de simulación, como los de formación de nubes y contaminación del aire. Los modelos simulan lo que sucede en la atmósfera para predecir, por ejemplo, cómo una reducción en ciertas emisiones afectará la calidad del aire.
del aerosol al dispositivo de medición
Por primera vez, los investigadores de PSI analizaron compuestos químicos directamente en partículas en condiciones atmosféricas. Para esto utilizaron la cámara de smog de PSI, en la que se pueden simular procesos en la atmósfera. Los investigadores inyectaron una gota de α-pineno en elcámara y causó que el compuesto reaccionara con el ozono. Durante un período de 15 horas, observaron qué compuestos químicos se formaron a partir del α-pineno y cuáles desaparecieron nuevamente después.
Esto fue posible gracias a un nuevo dispositivo analítico para mediciones atmosféricas que los investigadores desarrollaron en cooperación con la compañía Tofwerk en Thun, Suiza: un llamado EESI-TOF espectrómetro de masas de tiempo de vuelo de ionización por electrospray extractiva ".También detecta moléculas más grandes directamente en el aerosol ", explica el químico atmosférico Urs Baltensperger." Los métodos de medición anteriores, por otro lado, cortan las moléculas en fragmentos más pequeños a altas temperaturas ". El nuevo dispositivo se ioniza sin fragmentación".cada molécula por separado "
Tofwerk ahora ha traído el dispositivo al mercado con la ayuda de PSI, para que otros investigadores atmosféricos también puedan beneficiarse del nuevo método.
Mediciones en Zurich
El nuevo método analítico puede usarse no solo en el laboratorio, sino también directamente en el sitio.
Durante el invierno de 2018/19 y el verano de 2019, los investigadores de PSI lo usaron para investigar aerosoles en el aire en Zurich.
Al final resultó que, un buen tercio del material particulado de Zúrich en verano consiste únicamente en productos de reacción de α-pineno y moléculas similares. En invierno, sin embargo, las emisiones de los sistemas de leña y sus productos de reacción salen a la luz.
Los investigadores han planeado más campañas de medición en China e India. Allí quieren analizar qué moléculas se forman en el aire de una ciudad con más de un millón de habitantes.
Los resultados de la investigación se publicarán el 13 de marzo de 2020 en la revista Avances científicos .
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Paul Scherrer . Original escrito por Brigitte Osterath. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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