Theo một nghiên cứu mới của các nhà hóa học thuộc Đại học British Columbia, việc quan sát bên trong các hạt phổ biến trong khí quyển đang cung cấp manh mối quan trọng về tác động của khí hậu và sức khỏe của chúng.
Các hạt aerosol hữu cơ thứ cấp (SOA) có mặt khắp nơi trong khí quyển và đóng vai trò quan trọng đối với chất lượng không khí và khí hậu.
>> Tham khảo: Giữ điện giá cả phải chăng trên đường cao tốc sạc không dây.
Chúng có thể làm tăng ô nhiễm không khí và làm hỏng phổi, cũng như giúp làm chệch hướng bức xạ mặt trời hoặc hỗ trợ hình thành mây.
Các loại SOA khác nhau có thể kết hợp với nhau trong một hạt duy nhất và các tác động môi trường của chúng bị chi phối bởi các đặc tính vật lý và hóa học của hạt mới, đặc biệt là số pha — hoặc trạng thái — mà nó có thể tồn tại.
Trong một bức thư nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí truy cập mở của Liên minh Khoa học Địa chất Châu Âu, Hóa học và Vật lý Khí quyển, một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế đã phát hiện ra rằng các hạt có hai pha có thể hình thành khi các loại SOA khác nhau trộn lẫn. Phát hiện này có thể giúp cải thiện các mô hình hiện tại dự đoán ảnh hưởng của khí hậu và sức khỏe của SOA.
“Cho đến nay, các mô hình thường giả định rằng khi các loại SOA trộn vào cùng một hạt, chúng chỉ có một pha. Nhưng chúng tôi nhận thấy điều đó không phải lúc nào cũng đúng, nghĩa là các mô hình hiện tại có thể không nắm bắt chính xác một số hiệu ứng này”, tác giả chính cho biết Fabian Mahrt, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Viện Paul Scherrer và Khoa Hóa học UBC. Công trình được tài trợ bởi chương trình nghiên cứu và đổi mới Horizon 2020 của Liên minh Châu Âu.
>> Tham khảo: Cánh quạt điều khiển dòng chảy ở cấp độ nano.
Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng sáu trong số 15 hỗn hợp của hai loại SOA thường được tìm thấy trong khí quyển tạo ra các hạt hai pha.
Điều quan trọng là họ cũng phát hiện ra rằng số lượng các pha phụ thuộc vào sự khác biệt về tỷ lệ oxy-cacbon trung bình giữa các loại SOA nhất định.
Đó là một cách khá đơn giản nhưng có tiềm năng mạnh mẽ để thể hiện các hiệu ứng như vậy trong các mô hình. Khi sự khác biệt này là 0,47 hoặc cao hơn, các nhà nghiên cứu nhận thấy các hạt sẽ có hai pha.
“Bây giờ chúng tôi có thể làm việc với các phân tử hữu cơ rất phức tạp, tính toán một tham số duy nhất cung cấp cho chúng tôi thông tin về các đặc tính của hỗn hợp SOA cụ thể, sau đó có khả năng lập bản đồ các tác động ở quy mô khá lớn”, nhà khoa học aerosol và tác giả chính Allan Bertram, giáo sư tại Đại học Sol khí cho biết. Khoa Hóa học UBC.
>> Tham khảo: Tìm hiểu những làn sóng bất thường của Biển Đông Địa Trung Hải.
Mahrt giải thích rằng kiểu pha trộn SOA này có thể xảy ra bao gồm cả khi các chùm hạt SOA đã tồn tại trong khí quyển một thời gian, thổi từ môi trường nông thôn đến các thành phố nơi các hạt SOA mới được tạo ra đang được phát ra.
“Nếu chúng ta cho rằng sự pha trộn của các chùm này tạo thành các hạt với một pha duy nhất, thì chúng ta có thể dự đoán quá mức tổng khối lượng hạt hữu cơ ở những khu vực này và do đó, ảnh hưởng đến sức khỏe của những người đó.” Nhóm các nhà khoa học hy vọng phát hiện này có thể giúp cải thiện các mô hình và cuối cùng đảm bảo rằng các chính sách và quy định dựa trên hiểu biết khoa học nghiêm ngặt.
Dựa trên công trình trước đó, các nhà nghiên cứu đã sử dụng kính hiển vi huỳnh quang để quan sát bên trong các hạt SOA hỗn hợp trong các thí nghiệm hiện tại của họ, tiêm vào chúng một loại thuốc nhuộm làm cho các pha hạt phát ra ánh sáng có màu khác nhau tùy thuộc vào cực của chúng.
Sau đó, các nhà nghiên cứu đã sử dụng những màu này để suy ra trực tiếp số pha của hỗn hợp, cung cấp bằng chứng trực quan về nhiều pha.
>> Tham khảo: Phương pháp mới tạo công tắc di truyền nhân tạo cho nấm men.
Mahrt nói: “Nghiên cứu này là bằng chứng cho thấy chúng ta cần xem xét hiện tượng này kỹ lưỡng hơn để có được bức tranh toàn cảnh. Chúng ta có thêm một mảnh ghép nhưng chúng ta chưa nhất thiết phải hoàn thành bức tranh ghép hình”.
Nhóm nghiên cứu hy vọng các nhà khoa học khác giờ đây sẽ mở rộng số lượng hỗn hợp SOA bằng thực nghiệm, cũng như đưa những phát hiện này vào các mô hình khí quyển trong tương lai.
