Расшифрован механизм: как в атмосфере образуются органические кислоты

атмосферы все больше определяется углекислым газом и органическими кислотами, такими как муравьиная кислота. Второй из них способствует образованию аэрозольных частиц как предшественников дождевых капель и, следовательно, влияет на рост облаков и pH дождевой воды. В предыдущих моделях атмосферной химии образования кислоты муравьиная кислота имела тенденцию играть небольшую роль. Химические процессы, лежащие в основе его образования, были изучены недостаточно. Международная группа исследователей под эгидой Forschungszentrum Jülich теперь смогла заполнить этот пробел и расшифровать доминирующий механизм образования муравьиной кислоты. Это позволяет дополнительно уточнить модели атмосферы и климата. Результаты исследования опубликованы в рецензируемом журнале. Природа.


В Германии мы знакомы с кислотными дождями, особенно по опыту 1980-х годов. Причина этого заключалась в том, что оксиды азота и оксиды серы, выбрасываемые людьми в атмосферу, вступали в реакцию с каплями воды в облаках с образованием серной и азотной кислот. Кислотный дождь имеет pH около 4,2-4,8, что ниже, чем у чистой дождевой воды (5,5-5,7), что является результатом естественного содержания углекислого газа в атмосфере.

Однако химический процесс, который формирует основную часть присутствующей в атмосфере муравьиной кислоты, до сих пор был неизвестен. Доктор Бруно Франко и доктор Доменико Тараборрелли из Института исследований энергетики и климата Юлиха – Тропосфера теперь расшифровали это: формальдегид образуется естественным образом в результате фотоокисления летучих органических соединений. Формальдегид реагирует в облачных каплях с молекулами воды с образованием метандиола. Большая часть этого газа выделяется и вступает в реакцию с радикалами ОН, иногда называемыми «детергентом атмосферы», в фотохимическом процессе с образованием муравьиной кислоты. Меньшая часть реагирует с жидкой фазой капель воды с образованием муравьиной кислоты, которая распространяется дождем.

«Согласно нашим расчетам, при окислении метандиола в газовой фазе образуется в четыре раза больше муравьиной кислоты, чем при других известных химических процессах в атмосфере», – говорит Доменико Тараборрелли. Это количество снижает pH облаков и дождевой воды до 0,3, что подчеркивает вклад органического углерода в естественную кислотность атмосферы.

В качестве первого шага два ученых проверили свою теорию с помощью MESSy, глобальной модели химии атмосферы, и сравнили результаты с данными дистанционного зондирования. Для моделирования использовался Jülich JURECA. Последующие эксперименты в камере моделирования атмосферы SAPHIR Юлиха подтвердили результаты. «Мы предполагаем, что продемонстрированный механизм также активен в водных аэрозолях и применим к другим органическим кислотам, таким как щавелевая кислота, которые на сегодняшний день недостаточно учитываются в моделях химии атмосферы», – говорит Тараборрелли. Одним из результатов этого может стать лучшее понимание роста аэрозольных частиц и развития облаков.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments