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Enregistrement W6921749023 · doi:10.7939/r3-3ghx-5515

From the Pre-critical Nucleus to Atmospheric Aerosol Particles: Insights from Rotational Spectroscopic, Computational, and Aerosol Characterization Studies

2024· dissertation· en· W6921749023 sur OpenAlexaboutno aff

Notice bibliographique

RevueUniversity of Alberta Library · 2024
Typedissertation
Langueen
DomaineEarth and Planetary Sciences
ThématiqueAtmospheric chemistry and aerosols
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésAerosolNucleationSulfuric acidParticle (ecology)Characterization (materials science)Intermolecular forceParticulatesIce nucleusDispersion (optics)

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Over the past several years in Alberta, the frequency and severity of wildfires has increased and resulted in the loss of lives, destruction of housing, and devastation of large forest areas. A byproduct of these fires are toxic emissions that contain primary aerosols and volatile organic compounds that can lead to the formation of secondary organic aerosols. Atmospheric aerosols are colloidal suspensions of liquid or solid particles in the atmosphere, which can have severe impacts on both human health and climate. The process of secondary organic aerosol formation involves the initial release of volatile organic compounds and their subsequent oxidation by atmospheric species, such as, for example, OH radical, to produce more oxygen-rich compounds of lower volatility. These semi-volatile compounds can the agglomerate, i.e., partition from the gas to the particle phase, and form aerosol particles. General aspects of this nucleation process, such as the participation of organic acids, water, sulfuric acid, and ammonia, the formation of a critical nucleus after which particle growth is spontaneous, and the involvement of hydrogenbonding and dispersion interactions, are known. Specific information about the formation of the initial clusters and complexes, such as the effect of conformational flexibility on the strength and the number of intermolecular interactions, is still not complete. To study the early stages of nucleation of semi-volatile organic compounds with water or themselves, I utilize jet-cooled Fourier transform microwave spectroscopy and quantum chemical calculations. This combination allows for a detailed analysis of the intra- and intermolecular noncovalent interactions that stabilize specific conformers. My studies have shown that the cis-conformation of the carboxylic acid in para-aminobenzoic acid, paranitrobenzoic acid, para-chlorobenzoic acid, para-hydroxybenzoic acid, and vanillic acid is the lowest energy conformer. Additionally, I found that functional groups in the para-position of benzoic acid can affect the structure of the acid group, depending on their ability to donate or withdraw electron density. ortho-functional groups may play an indirect role in cluster formation through intramolecular interactions that limit their ability to act as inter-molecular hydrogen bond donor and acceptor, as demonstrated for the case of vanillic acid monohydrate. As a proxy for large semi-volatile organic compounds, benzyl benzoate, an ester with terminal benzyl and phenol groups, was studied. In this molecule, CH···O hydrogen bonding plays a significant role in determining its structural preference in the monomer, while in the dimer, π-π stacking structural motifs are central. Polyvinylchloride, PVC, is an important building material and co-combusts with biomass, such as wood, in house fires. PVC combustion leads to emission of hydrogen chloride and atmospheric aerosol particles, a mixture that becomes more complex in biomass cocombustion scenarios. To gain a better understanding of the influence of PVC on emissions from wildfires, I conducted laboratory based PVC pyrolysis experiments. The resulting hydrogen chloride emissions, aerosol particle size distribution, and aerosol particle optical properties were studied using a range of aerosol characterization instruments and analytical tools. A 61% mass loss was observed after 40 minutes of PVC pyrolysis at 350°C, with an average of 25% of those emissions being gaseous hydrogen chloride. The emitted aerosol particles are predominantly composed of organic compounds that form concentration-dependent agglomerates. These particles have a maximum in the size distribution of approximately 150 nm, falling within the accumulation mode of biomass burning-derived aerosol particles. Additionally, I found that the aerosol particles emitted from PVC pyrolysis have a wavelength-dependent absorption with an absorption Ångstrom coefficient (AAC) between 5.8 and 6.1. That means that these particles that contain semi-volatile organic compounds preferentially absorb at lower wavelengths compared to soot particles.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,059
Score d'incertitude au seuil0,117

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,000
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,009
Tête enseignante GPT0,206
Écart entre enseignants0,197 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2024
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