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Can we achieve atmospheric chemical environments in the laboratory? An integrated model-measurement approach to chamber SOA studies
Science Advances ( IF 11.7 ) Pub Date : 2024-09-13 , DOI: 10.1126/sciadv.ado1482 Hannah S Kenagy 1 , Colette L Heald 1 , Nadia Tahsini 2 , Matthew B Goss 1 , Jesse H Kroll 1, 2
Science Advances ( IF 11.7 ) Pub Date : 2024-09-13 , DOI: 10.1126/sciadv.ado1482 Hannah S Kenagy 1 , Colette L Heald 1 , Nadia Tahsini 2 , Matthew B Goss 1 , Jesse H Kroll 1, 2
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Secondary organic aerosol (SOA), atmospheric particulate matter formed from low-volatility products of volatile organic compound (VOC) oxidation, affects both air quality and climate. Current 3D models, however, cannot reproduce the observed variability in atmospheric organic aerosol. Because many SOA model descriptions are derived from environmental chamber experiments, our ability to represent atmospheric conditions in chambers directly affects our ability to assess the air quality and climate impacts of SOA. Here, we develop an approach that leverages global modeling and detailed mechanisms to design chamber experiments that mimic the atmospheric chemistry of organic peroxy radicals (RO 2 ), a key intermediate in VOC oxidation. Drawing on decades of laboratory experiments, we develop a framework for quantitatively describing RO 2 chemistry and show that no previous experimental approaches to studying SOA formation have accessed the relevant atmospheric RO 2 fate distribution. We show proof-of-concept experiments that demonstrate how SOA experiments can access a range of atmospheric chemical environments and propose several directions for future studies.
中文翻译:
我们能否在实验室中实现大气化学环境?腔室 SOA 研究的集成模型测量方法
二次有机气溶胶 (SOA) 是由挥发性有机化合物 (VOC) 氧化的低挥发性产物形成的大气颗粒物,会影响空气质量和气候。然而,目前的 3D 模型无法重现观察到的大气有机气溶胶的变化。由于许多 SOA 模型描述都来自环境室实验,因此我们在环境室中表示大气条件的能力直接影响我们评估 SOA 对空气质量和气候影响的能力。在这里,我们开发了一种方法,该方法利用全局建模和详细机制来设计模拟有机过氧自由基 (RO 2) 的大气化学反应的腔室实验,RO 2 是 VOC 氧化的关键中间体。借鉴数十年的实验室实验,我们开发了一个定量描述 RO 2 化学的框架,并表明以前研究 SOA 形成的实验方法都没有获得相关的大气 RO 2 命运分布。我们展示了概念验证实验,这些实验展示了 SOA 实验如何访问一系列大气化学环境,并为未来的研究提出了几个方向。
更新日期:2024-09-13
中文翻译:
我们能否在实验室中实现大气化学环境?腔室 SOA 研究的集成模型测量方法
二次有机气溶胶 (SOA) 是由挥发性有机化合物 (VOC) 氧化的低挥发性产物形成的大气颗粒物,会影响空气质量和气候。然而,目前的 3D 模型无法重现观察到的大气有机气溶胶的变化。由于许多 SOA 模型描述都来自环境室实验,因此我们在环境室中表示大气条件的能力直接影响我们评估 SOA 对空气质量和气候影响的能力。在这里,我们开发了一种方法,该方法利用全局建模和详细机制来设计模拟有机过氧自由基 (RO 2) 的大气化学反应的腔室实验,RO 2 是 VOC 氧化的关键中间体。借鉴数十年的实验室实验,我们开发了一个定量描述 RO 2 化学的框架,并表明以前研究 SOA 形成的实验方法都没有获得相关的大气 RO 2 命运分布。我们展示了概念验证实验,这些实验展示了 SOA 实验如何访问一系列大气化学环境,并为未来的研究提出了几个方向。