Les particules d’aérosols organiques secondaires (AOS) sont omniprésentes dans l’atmosphère et jouent un rôle important dans la qualité de l’air et le climat. Ils peuvent contribuer à la pollution de l’air et endommager les poumons, ainsi qu’aider à dévier le rayonnement solaire ou favoriser la formation de nuages.

Différents types de SOA peuvent se mélanger dans une seule particule et leurs impacts environnementaux sont régis par les propriétés physiques et chimiques des nouvelles particules, en particulier le nombre de phases – ou d’états – dans lesquelles elles peuvent exister.

Dans une nouvelle lettre de recherche publiée dans la revue en libre accès de l’Union européenne des géosciences Chimie et physique de l’atmosphère, une équipe internationale de chercheurs a découvert que des particules à deux phases peuvent se former lorsque différents types de SOA se mélangent. La découverte pourrait aider à améliorer les modèles actuels qui prédisent les effets de l’AOS sur le climat et la santé.

« Jusqu’à présent, les modèles ont souvent supposé que lorsque les types SOA se mélangent dans la même particule, ils n’ont qu’une seule phase. Mais nous avons constaté que ce n’est pas toujours le cas, ce qui signifie que les modèles actuels pourraient ne pas capturer correctement certains de ces effets », explique l’auteur principal. Fabian Mahrt, boursier postdoctoral à l’Institut Paul Scherrer et au Département de chimie de l’UBC. Les travaux ont été financés par le programme de recherche et d’innovation Horizon 2020 de l’Union européenne.

L’équipe a découvert que six des 15 mélanges de deux types de SOA couramment trouvés dans l’atmosphère produisaient des particules à deux phases. Fait important, ils ont également découvert que le nombre de phases dépend de la différence du rapport moyen oxygène-carbone entre les types de SOA donnés. C’est un moyen assez simple mais potentiellement puissant de représenter de tels effets dans des modèles. Lorsque cette différence est de 0,47 ou plus, les chercheurs ont découvert que les particules auraient deux phases.

« Nous pouvons désormais travailler avec des molécules organiques très complexes, calculer un paramètre unique qui nous donne des informations sur les propriétés d’un mélange SOA particulier, puis cartographier potentiellement des impacts à grande échelle », explique Allan Bertram, scientifique spécialisé dans les aérosols et auteur principal. le département de chimie de l’UBC.

Ce type de mélange de SOA peut se produire notamment lorsque des panaches de particules de SOA, qui sont dans l’atmosphère depuis un certain temps, soufflent des environnements ruraux au-dessus des villes où des particules de SOA nouvellement produites sont émises, explique Mahrt.

« Si nous supposons que ce mélange de panaches forme des particules avec une seule phase, nous pourrions surestimer la masse totale de particules organiques dans ces zones, et donc les effets sur la santé de ces personnes. » L’équipe de scientifiques espère que la découverte pourra aider à améliorer les modèles et, en fin de compte, garantir que les politiques et les réglementations sont basées sur une compréhension scientifique rigoureuse.

S’appuyant sur des travaux antérieurs, les chercheurs ont utilisé la microscopie à fluorescence pour regarder à l’intérieur des particules SOA mélangées dans leurs expériences actuelles, en leur injectant un colorant qui fait que les phases des particules émettent une lumière colorée différente en fonction de leur polarité. Les chercheurs ont ensuite utilisé ces couleurs pour déduire directement le nombre de phases des mélanges, fournissant une preuve visuelle directe de plusieurs phases.

« L’étude est la preuve que nous devons examiner ce phénomène de plus près pour obtenir une image complète. Nous avons encore une pièce du puzzle, mais nous n’avons pas encore nécessairement terminé le puzzle », déclare Mahrt. L’équipe de recherche espère que d’autres scientifiques vont maintenant étendre expérimentalement le nombre de mélanges SOA et inclure les résultats dans les modèles atmosphériques à l’avenir.

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Matériel fourni par Union européenne des géosciences. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.