Усиление света ускоряет химические реакции в аэрозолях атмосферы

Аэрозоли в атмосфере реагируют на падающий солнечный свет. Этот свет усиливается внутри аэрозольных капель и частиц, ускоряя реакции. Исследователи ETH смогли продемонстрировать и количественно оценить этот эффект и рекомендовали учесть его в будущих климатических моделях. Исследование было опубликовано в журнале Science.

Жидкие капли и очень мелкие частицы могут задерживать свет, подобно тому, как свет может попасть между двумя зеркалами. В результате интенсивность света внутри них усиливается. Это также происходит в очень маленьких капельках воды и твердых частицах нашей атмосферы, т.е. аэрозолях. Используя современную рентгеновскую микроскопию, химики из ETH Zurich и Института Пауля Шеррера (PSI) исследовали, как усиление света влияет на фотохимические процессы внутри аэрозолей. Они смогли продемонстрировать, что в результате усиления света эти химические процессы протекают в среднем в два-три раза быстрее, чем без этого эффекта.

Используя швейцарский источник света PSI, ученые изучали аэрозоли, состоящие из крошечных частиц цитрата железа(III). Под воздействием света это соединение превращается в цитрат железа(II). Рентгеновская микроскопия позволяет отличить области внутри аэрозольных частиц, состоящих из цитрата железа(III), от областей, состоящих из цитрата железа(II), с точностью до 25 нанометров. Таким образом, ученые смогли наблюдать и отобразить в высоком разрешении временную последовательность этой фотохимической реакции в отдельных аэрозольных частицах.

“Для нас цитрат железа(III) был репрезентативным соединением, которое было легко изучать с помощью нашего метода”, — рассказывает Пабло Коррал Арройо, постдок в группе под руководством профессора ETH Рут Синьорелл и ведущий автор исследования.

Цитрат железа(III) относится к ряду других химических соединений, которые можно обнаружить в атмосферных аэрозолях. Многие органические и неорганические соединения светочувствительны, и при воздействии света они могут распадаться на более мелкие молекулы, которые могут быть газообразными и, следовательно, улетучиваться.

“Таким образом, аэрозольные частицы теряют массу и меняют свои свойства, — объясняет Синьорелл. – Среди прочего, они по-разному рассеивают солнечный свет, что влияет на погодные и климатические явления. Кроме того, меняются их характеристики как ядер конденсации при образовании облаков”.

Таким образом, полученные результаты также имеют значение для исследования климата.

“Современные компьютерные модели глобальной химии атмосферы пока не учитывают этот эффект усиления света, — отмечает профессор ETH Синьорелл. – Исследователи предлагают включить этот эффект в эти модели в будущем”.

Источник: FBM