Одним из наименее изученных аспектов химии атмосферы является то, как городские выбросы влияют на образование природных органических аэрозолей, которые влияют на энергетический баланс Земли.
Дождевые леса Амазонки в сезон дождей считаются одним из немногих оставшихся мест на Земле, где происходит переход от доиндустриальных условий к городским.
Моделирование показывает, что выбросы оксидов азота из Манауса, города с населением около 2 миллионов человек, значительно увеличивают производство биогенных SOA в среднем на 60-200% с пиковым увеличением на 400% за счет увеличения окисления газофазного органического углерода, выбрасываемого лесами.
Моделируемые усовершенствования согласуются с измерениями, проводимыми самолетами и намного больше, чем те, которые регистрируются в других местах.
Это означает, что увеличение антропогенных выбросов в будущем может существенно увеличить биогенные SOA в таких нетронутых местах, как Амазонка.
Реакция природных систем на антропогенные выбросы остается одной из самых больших неопределенностей в нашем понимании радиационного воздействия климата.
Вторичный органический аэрозоль (SOА) - вездесущий компонент атмосферного аэрозоля, который рассеивает и поглощает солнечное излучение, а также активизируется для образования облачных капель.
Над нетронутыми районами, такими как амазонские тропические леса, SOA, образующиеся в результате окисления предшественников биогенных летучих органических соединений, составляют большую часть ядер облачной конденсации, особенно во влажный сезон.
Полевые измерения показывают, что большая часть биогенной массы SOA формируется через механизмы, которые стимулируются/усиливаются антропогенными выбросами.
Антропогенно контролируемые биогенные SOA относятся к SOA, образующимся в результате окисления биогенных прекурсоров, но не образующимся при отсутствии антропогенных выбросов.
Проведенное над Соединенными Штатами моделирующее исследование показало, что около 20% биогенных SOA контролируется антропогенными оксидами азота, а еще 30% контролируется разделением SOA внутри первичного органического аэрозоля.
Другое глобальное исследование по моделированию показало, что для достижения наилучшего соглашения по моделированию и измерению необходимо добавить большое количество источников SOA (70% от общего количества), которые пространственно соответствуют антропогенному загрязнению.
Химические пути образования в широком смысле можно разделить на два типа:
- Чистая газофазовая химия, которая относится к газофазному окислению летучих органических соединений, выделяющихся в результате наземной растительности и горения (например, лесных пожаров, дорожного движения) и приводящих к образованию менее летучих конденсируемых продуктов и изучалась в открытых камерах еще в 1982 году
- Многофазная химия, которая относится к химии между газообразными и частицами, образующейся в результате реакции с содержанием органической кислоты, как химические частицы с повышенной фазой значительно улучшенное понимание путей распространения появилось лишь недавно за последнее десятилетие, например, поглощение изопреновых эпоксидиолов (IEPOX) на водных аэрозолях при посредничестве SO2 и NOx 22-29.
На долю IEPOX-SOA приходится 10-30% в различных точках земного шара. Однако важными могут быть и другие пути антропогенно-биогенных взаимодействий, например, нелинейное воздействие NOx как на газовую фазу, так и на химическую фазу SOA.
Одна из бед, связанных с точной количественной оценкой антропогенно контролируемых или расширенных биогенных SОА с помощью полевых измерений, заключается в необходимости установления базового уровня биогенных, который существовал бы при отсутствии каких-либо антропогенных возмущений.
Это затруднительно в значительной степени из-за повсеместного влияния антропогенных выбросов на большинство наземных районов Северного полушария, включая континентальную часть Соединенных Штатов.
Обширные тропические леса Амазонки в сезон дождей считаются одними из немногих оставшихся мест на Земле, где атмосферная химия переходит от первозданных доиндустриальных условий к городским.
Этот регион представляет собой уникальную природную лабораторию, позволяющую понять, как антропогенные выбросы влияют на формирование биогенных SOA.
Хотя в ходе полевой кампании "Зеленая Амазония океана" в тропических лесах Амазонки проводится несколько наблюдений, представляется первое специальное исследование по моделированию образования SOA, посвященное изучению этой полевой кампании.
Включаются химические пути SOA, наблюдаемые в нескольких лабораторных исследованиях, в рамках региональной модели переноса химических веществ с высоким разрешением и предоставляется целостное понимание того, как естественное биогенное образование SOA изменяется из-за его химического взаимодействия с городским загрязнением.