Coupled interfacial and bulk kinetics govern the timescales of multiphase ozonolysis reactions
Notice bibliographique
Résumé
Chemical transformations in aerosol impact the lifetime of particle-phase species, the fate of atmospheric pollutants, and both climate and health-relevant aerosol properties. Timescales for multiphase reactions of ozone in atmospheric aqueous phases are governed by coupled kinetic processes between the gas-phase, the particle interface and its bulk, which respond dynamically to reactive consumption of O3. However, models of atmospheric aerosol reactivity often do not account for the coupled nature of multiphase processes. To examine these dynamics, we use new and prior experimental observations of aqueous droplet reaction kinetics, including three systems with a range of surface affinities and ozonolysis rate coefficients (trans-aconitic acid (C6H6O6), maleic acid (C4H4O4) and sodium nitrite (NaNO2)). Using literature rate coefficients and thermodynamic properties, we constrain a simple two-compartment stochastic kinetic model, which resolves the interface from the particle bulk and represents O3 partitioning, diffusion and reaction as a coupled kinetic system. Our kinetic model accurately predicts decay kinetics across all three systems, demonstrating that both the thermodynamic properties of O3 and the coupled kinetic and diffusion processes are key to making accurate predictions. An enhanced concentration of adsorbed O3, compared to gas and bulk phases, is rapidly maintained and remains constant even as O3 is consumed by reaction. Multiphase systems dynamically seek to achieve equilibrium in response to reactive O3 loss, but this is hampered at solute concentrations relevant to aqueous aerosol by the rate of O3 arrival in the bulk by diffusion. As a result, bulk-phase O3 becomes depleted from its Henry’s Law solubility. This bulk-phase O3 depletion limits reaction timescales for relatively slow-reacting organic solutes with low interfacial affinity (i.e., trans-aconitic and maleic acids, with krxn ~ 10^3 - 104 M-1 s-1), which is in contrast to fast-reacting solutes with higher surface affinity (i.e., nitrite, with krxn ~ 10^5 M-1 s-1) where surface reactions strongly impact observed decay kinetics.
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
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