Los científicos desvelan nuevos datos sobre la formación de la contaminación atmosférica
Descubrimiento revolucionario para entender cómo se forma la contaminación atmosférica a nivel molecular
Un equipo de investigadores del Instituto Fritz Haber de la Sociedad Max Planck de Berlín, el Instituto de Investigación Medioambiental y Energética de Qatar/Universidad Hamad Bin Khalifa, los sincrotrones PETRA III de Hamburgo y SOLEIL de Gif-sur-Yvette (Francia), la Universidad de la Sorbona de París, la ETH de Zúrich y el Centro PSI de Ciencias Energéticas y Medioambientales (Suiza) han hecho un descubrimiento revolucionario para entender cómo se forma la contaminación atmosférica a nivel molecular. Su investigación, publicada en la revista Nature Communications, arroja luz sobre los complejos procesos químicos que tienen lugar en la frontera entre el líquido, en particular las soluciones acuosas, y el vapor en nuestra atmósfera.
El estudio internacional se centra en las diferencias de los complejos equilibrios ácido-base (es decir, la proporción entre componentes básicos y ácidos) dentro del grueso de una solución, por un lado, y en la propia interfaz entre la solución y el vapor circundante, por otro. Mientras que es sencillo medir los equilibrios ácido-base en la masa de una solución utilizando los métodos más avanzados, determinar estos equilibrios en la frontera entre una solución y la fase gaseosa circundante es todo un reto. Aunque esta capa límite es unas cien mil veces más estrecha que un cabello humano, desempeña un papel muy importante en los procesos que influyen en la contaminación atmosférica y el cambio climático. Examinar la química del límite entre solución y vapor a escala molecular ayuda a desarrollar modelos mejorados para comprender el destino de los aerosoles en la atmósfera y su influencia en el clima global.
Principales conclusiones
1. Determinación de equilibrios ácido-base complejos: Los investigadores utilizaron métodos espectroscópicos complementarios para desentrañar los complejos equilibrios ácido-base que se producen cuando el contaminante dióxido de azufre (SO2) se disuelve en agua.
2. Comportamiento único en la interfaz líquido-vapor: En condiciones ácidas, el equilibrio tautomérico entre bisulfito y sulfonato se desplaza fuertemente hacia la especie sulfonato.
3. 3. Estabilización en la interfase: Las simulaciones de dinámica molecular revelaron que el ion sulfonato y su ácido (ácido sulfónico) se estabilizan en la interfase debido al emparejamiento iónico y a las mayores barreras de deshidratación, respectivamente. Esto explica por qué los equilibrios tautoméricos se desplazan en la interfase.
Implicaciones para la contaminación atmosférica
Los resultados ponen de manifiesto el comportamiento opuesto de las sustancias químicas en la interfase y en el medio ambiente. Esta diferencia afecta significativamente a la forma en que el dióxido de azufre es absorbido y reacciona con otros contaminantes como los óxidos de nitrógeno (NOx) y el peróxido de hidrógeno (H2O2) en la atmósfera. Comprender estos procesos es crucial para desarrollar estrategias que reduzcan la contaminación atmosférica y sus efectos nocivos sobre la salud y el medio ambiente.
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Publicación original
Tillmann Buttersack, Ivan Gladich, Shirin Gholami, Clemens Richter, Rémi Dupuy, Christophe Nicolas, Florian Trinter, Annette Trunschke, Daniel Delgado, Pablo Corral Arroyo, Evelyne A. Parmentier, Bernd Winter, Lucia Iezzi, Antoine Roose, Anthony Boucly, Luca Artiglia, Markus Ammann, Ruth Signorell, Hendrik Bluhm; "Direct observation of the complex S(IV) equilibria at the liquid-vapor interface"; Nature Communications, Volume 15, 2024-10-18
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