Effects of Inorganic Salts on the Heterogeneous OH Oxidation of Organic Compounds: Insights from Methylglutaric Acid-Ammonium Sulfate
Notice bibliographique
Résumé
Abstract. Atmospheric particles, consisting of inorganic salts, organic compounds and a varying amount of water, can continuously undergo heterogeneous oxidation initiated by gas-phase oxidants at the particle surface, changing the composition and properties of particles over time. To date, most studies focus on the chemical evolution of pure organic particles upon oxidation. To gain more fundamental insights into the effects of inorganic salts on the heterogeneous kinetics and chemistry of organic compounds, we investigate the heterogeneous OH oxidation of 3-methylglutaric acid (3-MGA) particles and particles containing both 3-MGA and ammonium sulfate (AS) in an organic-to-inorganic mass ratio of 2 in an aerosol flow tube reactor at a high relative humidity of 85.0 %. The molecular information of the particles before and after OH oxidation is obtained using the Direct Analysis in Real Time (DART), a soft atmospheric pressure ionization source, coupled to a high-resolution mass spectrometer. Optical microscopy measurements reveal that 3-MGA-AS particles are in a single liquid phase prior to oxidation at high relative humidity. Particle mass spectra show that C6 hydroxyl and C6 ketone functionalization products are the major products formed upon OH oxidation in the absence and presence of AS, suggesting that the dissolved salt does not significantly affect reaction pathways. The dominance of C6 hydroxyl products over C6 ketone products could be explained by the intermolecular hydrogen abstraction by tertiary alkoxy radicals formed at the methyl-substituted tertiary carbon site. On the other hand, kinetic measurements show that the effective OH uptake coefficient, γeff, for 3-MGA-AS particles (0.99 ± 0.05) is smaller than that for 3-MGA particles (2.41 ± 0.13) by about a factor of ~ 2.4. A smaller reactivity observed in 3-MGA-AS particles might be attributed to a higher surface concentration of water molecules, and the presence of ammonium and sulfate ions, which are chemically inert to OH radicals, at the particle surface. This could lower the collision probability between the 3-MGA and OH radicals, resulting in a smaller overall reaction rate. Our results suggest that inorganic salts likely alter the overall heterogeneous reactivity of organic compounds with gas-phase OH radicals rather than reaction mechanisms in well-mixed aqueous organic-inorganic particles.
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| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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