Aerosolen in de lucht worden gelachtig bij een lage luchtvochtigheid, zeggen Harvard-onderzoekers. Dit heeft onder ander invloed op de vorming van wolken.

Als vluchtige organische stoffen oxideren in de lucht vormen ze secundaire organische materialen (SOM’s). Lange tijd ging men er vanuit dat deze SOM’s zich in de atmosfeer gedragen als vloeistofdruppeltjes die stoffen als ammoniak of ozon kunnen absorberen. Vervolgens zouden de SOM’s met die moleculen kunnen reageren, waardoor deeltjes ontstaan die zonlicht absorberen of wolken vormen.

Nu blijkt dus dat een lage luchtvochtigheid ervoor zorgt dat de aerosolen gelachtig worden in plaats van vloeibaar. Gelachtige druppeltjes reageren alleen aan hun oppervlak met andere moleculen. Hierdoor is er veel minder plaats voor chemische reacties dan wanneer de moleculen zich in de druppeltjes zouden kunnen mengen.

De onderzoekers zeggen dat dit het eerste experimentele bewijs is dat de toestand van een aerosol de chemische reacties in de lucht beperkt. Klimaatmodellen houden hier nog geen rekening mee.

De van oorsprong Japanse onderzoeker Kuwata vergelijkt de gel met een blok tofu, dat net als gels een amorfe vaste stof is met hoge viscositeit. Als je bij kamertemperatuur sojasaus over de tofu giet, trekt de saus er niet in. Maar verhit je het blok tofu, dan absorbeert het de saus ineens wel. Hetzelfde principe vindt plaats in de atmosfeer: de gelachtige aerosolen mengen zich pas met de andere moleculen in de lucht na lange tijd, hogere temperatuur, of bij genoeg vocht om de gel vloeibaar te maken.

De onderzoekers bestudeerden de SOM’s van a-pineen en adipinezuur, moleculen die veel vóórkomen in de atmosfeer. Het bleek dat beide stoffen zich in de atmosfeer gedragen als een gel: als er genoeg water is, absorberen ze dat en worden ze vloeibaar. Bij een lage luchtvochtigheid worden ze vast, maar niet kristallijn.

Vervolgens lieten de wetenschappers de SOM’s reageren met ammoniak, dat steeds meer in de lucht terecht komt. Als ammoniak reageert met SOM’s kan het ammoniumzouten en organische stikstofverbindingen vormen, die respectievelijk wolkenvorming beïnvloeden en lichtabsorberende stoffen vormen. Met een massaspectrometer stelden de onderzoekers vast dat bij hoge luchtvochtigheid de SOM’s meer verbindingen met stikstof vormden dan bij droogte.

De resultaten laten zien dat chemische reacties in de lucht minder snel plaats vinden dan gedacht. Dit moet meer inzicht geven in hoe atmosferische aerosolen het klimaat beïnvloeden.

Bron: Harvard School of Engineering and Applied Sciences, PNAS