Khám phá ba pha lỏng trong các hạt sol khí
Các nhà nghiên cứu tại trường đại học British Columbia đã khám phá ra ba pha chất lỏng trong các hạt sol khí, qua đó làm thay đổi hiểu biết của chúng ta về các chất ô nhiễm trong bầu khí quyển trái đất.
Trong khi các hạt sol khí được biết có hai pha chất lỏng, việc khám phá ra một pha chất lỏng thêm vào có thể đóng vai trò quan trọng để đem lại nhiều mô hình khí quyển chính xác hơn và nhiều dự đoán khí hậu hơn. Nghiên cứu này mới được xuất bản trên PNAS “Coexistence of three liquid phases in individual atmospheric aerosol particles” (Sự đồng tồn tại của ba pha chất lỏng trong các đơn hạt sol khí trong khí quyển).
“Chúng tôi đã chứng tỏ là các dạng nhất định của các hạt sol khí trong khí quyển, bao gồm cả những thứ có vô số trong các thành phố, có thể thường có ba pha lỏng riêng biệt”, giáo sư Allan Bertram ở khoa Hóa học của trường nói. “Những đặc tính đó đóng vai trò nhất định trong chất lượng không khí và khí hậu. Những gì chúng tôi hi vọng là những kết quả đó sẽ cải thiện các mô hình vẫn dùng để nghiên cứu về chất lượng không khí và các chính sách về biến đổi khí hậu”.
Các hạt sol khí có đầy rẫy trong khí quyển và đóng vai trò tối quan trọng trong chất lượng không khí. Những hạt này làm chất lượng không khí sụt giảm, nó hấp thụ và phản chiếu bức xạ mặt trời, ảnh hưởng đến hệ thống khi hậu. Tuy vậy cách các hạt này hành xử như thế nào vẫn còn nhiều bí ẩn. Trước năm 2012, người ta vẫn thường giả định trong các mô hình là các hạt sol khí chỉ chứa duy nhất một pha chất lỏng.
Năm 2012, các nhà nghiên cứu trường đại học British Columbia và Harvard đem đến những quan sát đầu tiên về hai pha chất lỏng trong các hạt thu thập được từ khí quyển. Gần đây, các nhà nghiên cứu tại UBC đã nêu giả thuyết là ba pha chất lỏng có thể được hình thành trong các hạt trôi nổi trong khí quyển nếu các hạt này chứa vật liệu phân cực thấp, vật liệu phân cực trung bình và nước mặn.
Để kiểm nghiệm điều này, solvatochromic – một chất nhuộm làm thay đổi màu sắc phụ thuộc vào độ phân cực của những thứ xung quanh nó – đã được đưa vào các hạt chứa một thứ hỗn hợp gồm cả ba thành phần đó. Dẫu cho phương pháp dùng chất nhuộm solvatochromic đã từng được sử dụng rộng rãi trong sinh học và hóa học nhưng vẫn chưa được dùng để tìm hiểu đặc tính của pha hành xử của các sol khí. Đáng ngạc nhiên các nhà nghiên cứu đã quan sát được ba màu khác nhau trong các hạt đó, xác nhận sự hiện diện của ba trạng thái chất lỏng.
Các nhà khoa học đã có thể nghiên cứu về các đặc tính của hạt chứa ba pha này, bao gồm cách các hạt đó tương tác như những hạt giống cho các đám mây và cách các khí chuyển động nhanh vào trong và hướng ra ngoài các hạt như thế nào.
Nghiên cứu này tập trung vào các hạt chứa các hợp chất dầu bôi trơn từ khí thải xe cộ, vật liệu hữu cơ oxy hóa từ việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch và gỗ, vật liệu vô cơ từ đốt cháy nhiên liệu hóa thạch. Phụ thuộc vào các đặc tính của dầu bôi trơno và vật liệu hữu cơ bị oxy hóa, số khác biệt của các pha lỏng sẽ xuất hiện kết quả trong những tác động khác nhau trong chất lượng không khí và khí hậu.
“Thông qua những gì chúng tôi đã chứng tỏ được, chúng tôi đã cải thiện được hiểu biết của chúng ta về sol khí. Nó sẽ dẫn đến những dự đoán tốt hơn về chất lượng không khí và khí hậu, và dự đoán tốt hơn về điều gì sẽ tới trong 50 năm đến”, tiến sĩ Bertram nói. “Nếu các chính sách được xây dựng trên cơ sở một mô hình có tính bất định cao thì chính sách đó sẽ có tính bất định cao. Tôi hi vọng là chúng tôi có thể cải thiện điều đó”.
Với sự thúc đẩy của các mục tiêu khí hậu, chính sách xây dựng trên mô hình hóa khí hậu chính xác làm giảm bớt khả năng sử dụng các nguồn lực con người, tự nhiên và tài chính để phục vụ cho những chính sách và mục tiêu sai lầm.
Thanh Nhàn tổng hợp
Nguồn: https://phys.org/news/2021-04-scientists-liquid-phases-aerosol-particles.html
https://www.pnas.org/content/118/16/e2102512118
