Aerosoller nasıl oluşur?

Aerosoller, bir gazdaki ince katı parçacıkların veya sıvı damlacıkların süspansiyonlarıdır. Örneğin bulutlar, havada dağılmış su damlacıklarından oluştukları için aerosollerdir. Bu tür damlacıklar iki aşamalı bir süreçte üretilir: önce bir yoğunlaşma çekirdeği oluşur ve ardından uçucu moleküller bu çekirdek üzerinde yoğunlaşarak bir damlacık oluşturur. Çekirdekler genellikle üzerlerinde yoğunlaşanlardan farklı moleküllerden oluşur. Bulutlarda, çekirdekler genellikle sülfürik asitler ve organik maddeler içerir. Atmosferden gelen su buharı daha sonra bu çekirdeklerde yoğunlaşır.

Kimya ve Uygulamalı Biyolojik Bilimler Bölümü’nde Profesör olan Ruth Signorell liderliğindeki bilim adamları, şimdi aerosol oluşumunun ilk adımı olan çekirdeklenme hakkında yeni bilgiler edindiler. Signorell, “Gözlemler, uçucu bileşenlerin çekirdeklenme sürecini de etkileyebileceğini göstermiştir, ancak belirsiz olan şey bunun moleküler düzeyde nasıl olduğuydu” diyor. Önceden deneysel bir ortamda çekirdeklenme sırasında uçucu bileşenleri gözlemlemek imkansızdı. Bulut oluşumu üzerine ünlü bir CERN deneyi olan “Bulut” deneyinde bile, bazı uçucu bileşenler doğrudan tespit edilemedi.

İlk kez uçucu bileşenler tespit edildi

ETH araştırmacıları, çekirdeklenme sürecinin ilk mikro saniyelerini hedefleyen bir deney geliştirdi. Deneyde, oluşan parçacıklar bu süre boyunca bozulmadan kalır ve kütle spektrometresi kullanılarak tespit edilebilir. Bilim adamları, CO ₂ içeren çeşitli gaz karışımlarında çekirdeklenmeye baktılar ve ilk kez uçucu bileşenleri de – bu durumda CO ₂ – tespit edebildiler . Araştırmacılar, uçucu bileşenlerin çekirdek oluşumu için gerekli olduğunu ve aynı zamanda bu süreci hızlandırdığını gösterebildiler.

Deneysel verilerin analizi, bu hızlanmanın diğer, daha az uçucu bileşenlerin çekirdeklenmesini katalize eden uçucu bileşenlerin bir sonucu olduğunu ortaya çıkarmıştır. Bunu, şaperon kompleksleri olarak bilinen kısa ömürlü, heterojen moleküler agregalar oluşturarak yaparlar. Signorell, “Sıcaklık, gaz bileşenlerinin uçuculuğunu belirlediğinden, bu süreçlerde de belirleyici bir rol oynar,” diye açıklıyor.

Yeni araştırma sonuçlarının ilginç olmasının bir nedeni, atmosferdeki bulut oluşumu modellerinde doğru bir şekilde açıklamak için çekirdeklenme, moleküler mekanizmaları ve hızının anlaşılmasını geliştirmeleridir. Bu çekim CO hızlı soğutma kullanımı gibi – ek olarak sonuçlar, aerosoller üretilmesi için teknik işlemlerinin verimliliğini artırmak için yardımcı olacaktır ₂ doğal gazdan.