COMPUESTOS ORGÁNICOS EN LA LLUVIA DE MÉXICO EFECTOS POR LA CONTAMINACIÓN?

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1 COMPUESTOS ORGÁNICOS EN LA LLUVIA DE MÉXICO EFECTOS POR LA CONTAMINACIÓN? 1era Reunión de la Red Temática de Contaminación Atmosférica y Mitigación del Cambio Climático Efectos de los aerosoles urbanos en el impacto sobre la microfísica de las nubes y los patrones de lluvia Guillermo Montero Martínez

2 AEROSOL ATMOSFÉRICO Efectos de las partículas en la atmósfera: Absorbe y dispersa la radiación. Funciona como una superficie para la condensación del vapor de agua y otros gases atmosféricos. Pöschl, Angew. Chem. Int. Ed., 44,

3 AEROSOL ATMOSFÉRICO (PM 10 ) Boucher, O., et al., 2013: Clouds and Aerosols. In: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P.M. Midgley (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.

4 CDMX (MCMA-2003) AMS COMPOSICIÓN PM 1 EN MÉXICO Cuenca de México (MILAGRO-2006) FTIR y XRF Salcedo et al., Atmos. Chem. Phys., 6, Gilardoni, et al., Atmos. Chem. Phys., 9,

5 FUENTES DE COMPUESTOS ORGÁNICOS Emisiones antropógenas y biogénicas (e.g. emisiones de vehículos y quema de biomasa). Las emisiones vehiculares son una fuente importante de ácidos carboxílicos (mono- y di-ácidos). Los aerosoles orgánicos secundarios son el resultado de la oxidación (envejecimiento) de compuestos orgánicos volátiles. Sun y Ariya, Atmos. Environ., 40, Grosjean, Carbonaceous Particles in the Atmosphere Conference, Berkeley, CA, USA.

6 COMPUESTOS ORGÁNICOS EN LA ATMÓSFERA Las partículas del aerosol atmosférico contienen una gran cantidad de compuestos orgánicos e inorgánicos. La fracción orgánica constituye entre el 20% y el 90% de la masa de la fracción fina del aerosol. Algunos de los compuestos orgánicos en el aerosol atmosférico pueden modificar la tensión superficial de las soluciones acuosas, lo que implica cambios en la sobresaturación crítica necesaria para activar a las gotitas de agua en el interior de las nubes. Enlace de hidrógeno

7 ACTIVACIÓN DE GOTITAS DE NUBE La condición microfísica para la formación de gotitas de nubes requiere la presencia de los aerosoles en la atmósfera. Ecuación de Köhler S = e e s 1 + 4M wσ w RTρ w 1 D 6νm sm w πm s ρ w 1 D 3 Kelvin: describe el incremento del equilibrio la presión de vapor como consecuencia de la curvatura de la gotita. Raoult: relaciona la reducción del equilibrio la presión de vapor debida a la cantidad de soluto disuelto. McFiggans, et al., Atmos. Chem. Phys., 6,

8 TENSIÓN SUPERFICIAL Y ACTIVACIÓN DE GOTITAS McFiggans, et al., Atmos. Chem. Phys., 6, Noziere, Science, 351, Los compuestos tensoactivos presentes en el aerosol reducen la tensión superficial de las soluciones en las gotitas, facilitando el crecimiento de las mismas. Aumento del número de CCNs. Aumento del número de gotitas en la nube pero de menor tamaño.

9 El resultado de la colisión de dos gotas está determinado por dos energías: Energía cinética de colisión (CKE) COLISIÓN-COALESCENCIA Energía de superficie (SE) Si DE 1 > 1 rompimiento de gotas. List, et al., J. Atmos. Sci., 66, Testik, Atmos. Res., 94,

10 COMPUESTOS ORGÁNICOS EN HIDROMETEOROS Báez, et al., reportaron concentraciones de HCHO en muestras de lluvia de 0.04 a 1.04 mg L -1 (CDMX) y de 0.04 a 0.34 mg L -1 en Rancho Viejo (EdoMex). Báez, eta l., Environ. Poll., 79, Orgánicos solubles en agua (lluvia) Fuzzi, eta l., Atmos. Res., 64, Rivera-Arellano, UNAM.

11 ORGÁNICOS EN LLUVIA EN MÉXICO Caracterización: 1 H NMR Ácidos carboxílicos: HPLC (IC) Hernández y Mendoza, TES , UNAM. Cortesía Anielka Rosado.

12 RESUMEN Los aerosoles tienen un papel principal en los procesos atmosféricos. Los compuestos orgánicos constituyen entre el 20% y el 90% de la masa de la fracción fina del aerosol. Los compuestos orgánicos en el aerosol pueden reducir la tensión superficial de las soluciones acuosas hasta valores menores a 40 mn m -1. La reducción de la tensión superficial puede tener implicaciones importantes en los procesos de activación y de colisión-coalescencia que ocurren en el interior de las nubes. Es necesario conocer mejor el tipo de compuestos orgánicos presentes en el aerosol para estudiar sus efectos en los procesos de formación de lluvia.