Nanoscale interfacial gradients formed by the reactive uptake of OH radicals onto viscous aerosol surfaces.
Nanoscale interfacial gradients formed by the reactive uptake of OH radicals onto viscous aerosol surfaces.
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DOI：
10.1039/c5sc02326b
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发表时间：
2015-12-01
期刊：
影响因子：
8.4
通讯作者：
Wilson KR
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Davies JF;Wilson KR
羟基自由基与粘性含氧有机气溶胶的反应形成纳米尺寸的界面梯度。一个关键但知之甚少的化学过程是气相吸收如何受大气气溶胶界面分子的相对迁移率控制。柠檬酸 (CA) 是含氧有机气溶胶的模型系统，用于检查由于水含量变化而导致的粘度变化如何控制气相羟基自由基 (OH) 的反应性吸收。通过比较探测气溶胶外表面层时测得的反应动力学与散装颗粒成分的测量结果，观察到有效 OH 反应概率是相对湿度 (RH) 的复杂非线性函数。在 RH < 50% 时，CA 的反应性衰减由颗粒粘度控制，其中 CA 的消耗和反应产物的形成发生在气溶胶界面附近的狭窄区域内，在 20% RH 下约为 8 nm。在 RH = 50% 时，反应区的颗粒尺寸增大（即~50 nm），而在 RH > 50% 时，气溶胶变成水性的，并在非均相反应的时间尺度上充分混合。这些结果表明，在大气中，界面化学梯度的形成和消散在粘性和半固体气溶胶中可能很重要，并且在改变气体-颗粒分配和老化机制（即本体与界面）方面发挥着重要作用。
The reaction of hydroxyl radicals with viscous oxygenated organic aerosol forms nanometer-sized interfacial gradients. A key but poorly understood chemical process is how gas phase uptake is governed by the relative mobility of molecules at an interface of an atmospheric aerosol. Citric acid (CA), a model system for oxygenated organic aerosol, is used to examine how changes in viscosity, due to changing water content, govern the reactive uptake of gas phase hydroxyl radicals (OH). By comparing the reaction kinetics measured when probing the outer aerosol surface layers with measurements of the bulk particle composition, the effective OH reaction probability is observed to be a complex and non-linear function of the relative humidity (RH). At RH < 50%, the reactive decay of CA is controlled by the viscosity of the particle, where the depletion of CA and the formation of reaction products occurs over a narrow region near the aerosol interface, on the order of 8 nm at 20% RH. At RH = 50% the reaction zone increases to the particle dimensions (i.e. ∼50 nm) and at RH > 50%, the aerosol becomes aqueous and well-mixed on the timescale of the heterogeneous reaction. These results imply that in the atmosphere, the formation and dissipation of interfacial chemical gradients could be significant in viscous and semisolid aerosol and play important roles altering gas-particle partitioning and aging mechanisms (i.e. bulk vs. interface).
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