Molekulare Korridore und Parametrisierung der Volatilität in der chemischen Evolution organischer Aerosole

Zusammenfassung. Die Bildung und Alterung organischer Aerosole (OA) erfolgt durch mehrere Schritte chemischer Reaktion und Stofftransport in der Gas- und Partikelphase, was die Interpretation von Feldmessungen und Laborversuchen sowie die genaue Darstellung der OA-Evolution in atmosphärischen Aerosolmodellen erschwert. Basierend auf Daten von über 30.000 Verbindungen zeigen wir, dass organische Verbindungen mit einer breiten Palette von funktionellen Gruppen in molekulare Korridore fallen, die durch eine enge inverse Korrelation zwischen Molmasse und Volatilität gekennzeichnet sind. Wir entwickelten Parametrisierungen zur Vorhersage der Sättigungsmassenkonzentration organischer Verbindungen, die Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel enthalten, aus der elementaren Zusammensetzung, die durch sanfte Ionisation hochauflösender Massenspektrometrie gemessen werden kann. Feldmessdaten von Neupartikelbildungsereignissen, Biomassebrennen, Wolken-/Nebelverarbeitung und Innenräumen wurden in molekulare Korridore eingeordnet, um die chemische Natur der beobachteten OA-Komponenten zu charakterisieren. Wir fanden heraus, dass weniger oxidierte innere OA auf einen Korridor niedriger Molmasse und hoher Volatilität beschränkt sind, während hochsauerstoffhaltige Verbindungen in atmosphärischem Wasser auf hohe Molmasse und niedrige Volatilität ausgedehnt werden. Unter den Stickstoff- und schwefelhaltigen Verbindungen, die in atmosphärischen Aerosolen identifiziert wurden, zeigen Amine tendenziell niedrige Molmasse und hohe Volatilität, während Organonitrate und Organosulfate hohen O : C-Korridoren folgen, die sich auf hohe Molmasse und niedrige Volatilität erstrecken. Wir schlagen vor, dass die Berücksichtigung von Molmasse und molekularen Korridoren helfen kann, die Volatilität und den Zustand der Partikelphase in der Modellierung von OA insbesondere für stickstoff- und schwefelhaltige Verbindungen einzuschränken.