Comment les acides organiques se forment dans l’atmosphère


Mécanisme décodé: comment les acides organiques se forment dans l'atmosphère

Schéma des principaux secteurs d’émission et émissions primaires, processus météorologiques et chimiques, effets sur la qualité de l’air et le climat ainsi que des outils de mesure et d’analyse pour analyser effets des changements d’émissions. Crédit photo: B. Franco et al., Production atmosphérique omniprésente d’acides , médiée par des gouttelettes de , Nature, mai 2021, DOI: 10.1038 / s41586-021-03462-x

L’acidité de l’atmosphère est de plus en plus déterminée par le dioxyde de carbone et les acides organiques tels que l’acide formique. Le second d’entre eux contribue à la formation de particules d’aérosol en tant que précurseur des gouttes de pluie et influence donc la croissance des nuages ​​et le pH de l’eau de pluie. les modèles chimiques atmosphériques antérieurs de formation d’acide, l’acide formique jouait un rôle plutôt mineur. Les processus chimiques à l’origine de sa formation n’étaient pas bien compris. Une équipe de recherche internationale sous le patronage du Forschungszentrum Jülich a maintenant réussi à combler cette lacune et à déchiffrer le mécanisme dominant dans la formation de l’acide formique. Cela permet d’affiner davantage les modèles atmosphériques et climatiques. Les résultats de l’étude ont maintenant été publiés dans la revue à comité de lecture nature.

En Allemagne, les gens sont familiers avec les pluies acides, en particulier d’après l’expérience des années 80. La raison en était que les oxydes d’azote et les oxydes de soufre, qui ont été libérés dans l’atmosphère par les humains, ont réagi avec les gouttelettes d’eau dans les nuages ​​pour former de l’acide sulfurique et de l’acide nitrique. Les pluies acides ont un pH d’environ 4,2 à 4,8, ce qui est inférieur à celui de l’eau de pluie pure (5,5 à 5,7), qui est le résultat des niveaux naturels de dioxyde de carbone dans l’atmosphère.

Cependant, le processus chimique qui forme la plus grande partie de l’acide formique présent dans l’atmosphère était jusqu’alors inconnu. Dr. Bruno Franco et Dr. Domenico Taraborrelli de l’Institut Jülich pour la recherche sur l’énergie et le climat – Troposphère l’a maintenant déchiffré: le formaldéhyde est créé naturellement par photooxydation de composés organiques volatils. Le formaldéhyde réagit en gouttelettes de nuage avec les molécules d’eau pour former du méthanediol. La majeure partie est dégazée et réagit avec les radicaux OH, parfois appelés «détergents atmosphériques», dans un processus photochimique pour former de l’acide formique. Une plus petite partie réagit avec la phase liquide des gouttelettes d’eau pour former de l’acide formique, qui est répandu par la pluie.

«Selon nos calculs, l’oxydation du méthanediol en phase gazeuse produit jusqu’à quatre fois plus d’acide formique que dans d’autres processus chimiques connus dans l’atmosphère», explique Domenico Taraborrelli. Cette quantité réduit le pH des nuages ​​et de l’eau de pluie jusqu’à 0,3, soulignant la contribution du carbone organique à l’acidité naturelle de l’atmosphère.

Dans un premier temps, les deux scientifiques ont testé leur théorie avec MESSy, un modèle global de chimie atmosphérique, et ont comparé les résultats avec des données de télédétection. Ils ont utilisé le supercalculateur Jülich JURECA pour la modélisation. Des expériences ultérieures dans la chambre de simulation d’atmosphère SAPHIR de Jülich ont confirmé les résultats. « Nous supposons que le mécanisme établi est également actif dans les aérosols aqueux et qu’il s’applique à d’autres acides organiques comme l’acide oxalique, qui n’ont pas encore été suffisamment pris en compte dans les modèles de chimie atmosphérique », explique Taraborrelli. L’un des effets pourrait être une meilleure compréhension de la croissance des particules d’aérosol et de l’évolution des nuages.


Une explication possible du smog urbain: la croissance des particules d’aérosol est plus élevée dans les climats froids


Plus d’information:
Production atmosphérique omniprésente d’acides organiques, médiée par des gouttelettes de nuages, nature (2021). DOI: 10.1038 / s41586-021-03462-x

Fourni par le centre de recherche de Juelich

Citation: Mécanisme déchiffré: les acides organiques se dans l’atmosphère (2021, 12 mai), consulté le 12 mai 2021 sur https://phys.org/news/2021-05-mechanism-deciphered-acids-atmosphere.html

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