人為排放的氨和含水量比人口稠密地區大氣氣溶膠酸度的幹顆粒成分重要得多。
氣溶膠是懸浮在空氣中的微小固體或液體顆粒,它們通過吸收或散射陽光並充當雲凝結核來影響氣候,而且,它們可能通過細顆粒物質對健康的不利影響而影響人類的福祉。
很大一部分顆粒物由硝酸根、硫酸根和銨離子組成,這些主要氣溶膠成分的形成受氣溶膠酸度的強烈影響,氣溶膠酸度在不同區域之間的氣溶膠pH值範圍從1到6不等,但是,這些較大變化的驅動因素尚不清楚。
研究人員現已發現,氣溶膠顆粒的含水量和總質量濃度對其酸度有多重要,團隊發現,這些因素甚至比幹顆粒成分更重要,他們發現,對於人為地從農業、交通和工業部門排放大量氨的大陸地區,氣溶膠的pH值可以通過銨離子和氨的共軛酸鹼對(NH 4 + / NH 3)。
現在發表在跨學科研究雜誌《科學》上的調查開始於以下問題:是否以及如何緩衝氣溶膠的pH值在不同大陸地區,為了解決這個問題,美因茲的科學家開發了一種新的氣溶膠多相緩衝理論,分析了大氣測量數據並進行了氣溶膠成分和酸度的全局模型模擬。
事實證明,酸鹼對NH4 + / NH3在大多數人口分布的大陸地區都在緩衝氣溶膠的pH,即使酸度可能因多個pH單位而變化,水分含量的變化是造成氨氣緩衝區域氣溶膠pH值全球變化的70-80%,這以前是未知的,可以用新的多相緩衝理論來解釋。
特別是,研究人員使用他們的模型比較了兩個非常不同的地理區域和條件的氣溶膠成分和酸度,在美國東南部,夏季空氣清新大氣中的幾個氣溶膠顆粒在pH值約為1時幾乎不含水分,而在華北地區,典型的是在pH值約為5時有高濃度的高濃度氣溶膠,他們發現氣溶膠pH值的較大差異主要是由於氣溶膠載量和水含量的差異,而不是早期研究中假定的硝酸鹽含量的差異。
全球範圍內,約有70%的城市地區處於氨緩衝狀態,因此,新發現的多相緩衝機制對於了解人類世的霾形成和氣溶膠對人類健康和氣候的影響非常重要。
研究小組的研究結果不僅暗示氣溶膠的pH值和大氣多相化學反應受到人類對人類世的氨排放和氮循環普遍影響的強烈影響,他們還增進了對空氣汙染如何發展的了解,從而為可能的控制措施提供了重要的途徑。