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Aerosol orgánico secundario (SOA)

1990
Químicos atmosféricos que analizan aerosoles orgánicos secundarios en un laboratorio.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

Los aerosoles orgánicos secundarios (SOA) son partículas finas suspendidas en el aire que se forman a partir de la oxidación atmosférica de los COV. Los COV gaseosos reaccionan con oxidantes como [latex]O_3[/latex], [latex]\bullet OH[/latex], o [latex]NO_3\bullet[/latex] para producir productos de baja volatilidad. A continuación, estos productos pueden sufrir una conversión de gas a partícula, ya sea formando nuevas partículas (nucleación) o condensándose en aerosoles preexistentes. Los SOA son uno de los principales componentes de las PM2,5 y tienen repercusiones sobre el clima y la salud humana.

La formación de aerosoles orgánicos secundarios (SOA) es un proceso atmosférico crítico pero muy complejo. Comienza con la oxidación en fase gaseosa de un compuesto orgánico volátil (COV) precursor, que puede ser biogénico (p. ej., alfa-pineno) o antropogénico (p. ej., tolueno). Esta oxidación inicial añade grupos funcionales, como hidroxilo (-OH), carbonilo (=O) y carboxilo (-COOH), a la cadena carbonada. Estas adiciones disminuyen la volatilidad de la molécula (su tendencia a permanecer en fase gaseosa).

Después de uno o más pasos de oxidación, los productos resultantes pueden tener suficientemente bajo presión de vapor para dividirse en la fase particulada. Esta partición se rige por la teoría de partición por absorción, donde el gas semivolátil se disuelve en una fase de aerosol orgánico existente. Alternativamente, si las concentraciones de productos de muy baja volatilidad son suficientemente altas, pueden nuclearse para formar partículas completamente nuevas. La química puede continuar dentro de la propia partícula de aerosol (química en fase acuosa o multifásica), lo que lleva a la formación de moléculas aún más grandes y complejas y aumenta aún más la masa de la partícula. Debido a que los SOA pueden dispersar y absorber la radiación solar y actuar como núcleos de condensación de nubes, desempeñan un papel significativo, aunque incierto, en el sistema climático de la Tierra.

UNESCO Nomenclature: 2501
- Ciencias atmosféricas

Tipo

Proceso ambiental

Ruptura

incremetal

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Comprensión de la química de la oxidación de los COV (formación de ozono)
  • Desarrollo de instrumentos de medición de aerosoles (por ejemplo, medidor de tamaño de partículas por movilidad de barrido)
  • El descubrimiento de los núcleos de condensación por Aitken
  • teoría de partición gas-partícula (Pankow, 1994)
  • Reconocimiento de que las partículas en suspensión constituyen un importante problema de salud

Aplicaciones

  • modelado climático (interacción aerosol-nube)
  • estudios de salud pública sobre material particulado
  • gestión y regulación de la calidad del aire
  • Investigación sobre visibilidad y neblina
  • Estudios de distribución de fuentes para eventos de contaminación

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • Sistemas avanzados de filtración de aire que se dirigen a los gases precursores de SOA
  • Modelos climáticos con módulos SOA microfísicos detallados para una mayor precisión
  • Bacterias bioingenierizadas diseñadas para consumir precursores comunes del SOA en interiores, como el limoneno.
  • Espectrómetros de masas SOA en tiempo real para aeronaves y estaciones terrestres
  • development of ‘low-soa-yield’ industrial solvents and chemicals
  • Algoritmos de IA para predecir eventos de formación de SOA basados ​​en datos meteorológicos y de emisiones.
  • instrumentos satelitales capaces de distinguir el SOA de otros tipos de aerosoles
  • Superficies fotocatalíticas que mineralizan los precursores de SOA antes de que reaccionen.
  • Monitores de salud personales que cuantifican específicamente la exposición al SOA
  • trazadores químicos para identificar las fuentes biogénicas y antropogénicas de SOA en una masa de aire determinada
Relacionado con: SOA, aerosol orgánico secundario, material particulado, pm2.5, química atmosférica, oxidación de COV, nucleación, conversión de gas a partícula, clima, aerosol.

Contexto histórico

Aerosol orgánico secundario (SOA)

1980
1982
1990
1990
1990
1990
2000
1980
1980
1982
1990
1990
1990
1993
2001-09-01

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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