Формирование новых аэрозольных частиц - сложный процесс. Исследователи только недавно начали понимать этот процесс на молекулярном уровне после того, как стали доступны инструменты, способные обнаруживать частицы нанометрового размера.
Население изменило состав атмосферного газа несколькими способами. Диоксид серы от промышленных выбросов, оксиды азота от транспорта и аммиак от сельского хозяйства могут влиять на образование частиц после химических реакций в атмосфере. Эти газы могут также взаимодействовать с органическими парами, источником которых являются в основном леса и растительность. Атмосфера содержит тысячи различных органических соединений, но лишь небольшая часть из них может формировать и выращивать частицы.
Раньше считалось, что для образования новых частиц всегда необходима серная кислота, которая образуется при окислении диоксида серы. Позже было обнаружено, что некоторые органические пары также могут образовывать частицы. В этом исследовании исследователи обнаружили, что в континентальной умеренно загрязненной атмосфере, т.е. в финских бореальных лесах частицы образуются наиболее эффективно, когда одновременно присутствуют серная кислота, аммиак и органические пары. Оксиды азота, с другой стороны, уменьшали количество новообразованных частиц.
Результаты помогают понять, как изменится образование новых частиц и связанное с ним воздействие на климат, если уровень загрязнения воздуха снизится в будущем из-за более строгого контроля выбросов. Частицы аэрозолей могут влиять на климат, рассеивая солнечное излучение и действуя как затравочные частицы для облачных капель. Взаимодействия аэрозоля, облака и климата по-прежнему связаны с большими неопределенностями в современных климатических моделях.
Лабораторные эксперименты, приведшие к таким результатам, были проведены в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) в Женеве, располагающем одним из лучших лабораторных помещений для подробных исследований образования частиц. Исследованием руководила доцент Катрианна Лехтипало из Хельсинкского университета.
"Мы хотели создать атмосферу бореального леса в нашей камере", - говорит она. Долгосрочные полевые измерения на станции Hyytiala SMEAR II на юге Финляндии помогли исследователям определить правильные условия для образования частиц.
«Формирование частиц - деликатный процесс, и нам потребовалось некоторое время, чтобы найти правильную газовую смесь, но в итоге мы смогли почти идеально воспроизвести наблюдения за атмосферой», - говорит Лехтипало.
Исследование проводилось в сотрудничестве с 25 различными институтами в 9 разных странах.