Gli ammassi in nanoscala fanno luce sul destino degli aerosol
Quando si pensa agli aerosol e al loro impatto sull’ambiente, spesso il primo avvenimento che viene in mente è il bando delle sostanze chimiche che riducono lo strato di ozono (ODC, ozone-depleting chemicals), come i clorofluorocarburi (CFC), avvenuto negli anni settanta. Sebbene queste sostanze siano sparite da tempo, altri aerosol sono tuttora utilizzati e rilasciati nell’atmosfera in tutto il mondo e, a dirla tutta, le nostre conoscenze sul loro impatto sull’ambiente sono ancora piuttosto limitate. Come spiega la dott.ssa Katrianne Lehtipalo, ricercatrice dell’Institute for Atmospheric and Earth System Research dell’Università di Helsinki: «Le particelle di aerosol sono caratterizzate da un’ampia variabilità sia nelle fonti (naturali e antropogeniche) sia nelle proprietà (concentrazione, dimensioni, composizione, ecc.), il che rende difficile modellare in modo preciso il loro impatto sulle nuvole e sul clima. É necessario comprendere meglio le modalità di formazione degli aerosol e il modo in cui si trasformano nell’atmosfera». Questo era l’aspetto centrale della missione portata avanti dal progetto nanoCAVa (Formation of nano-scale clusters from atmospheric vapors). Per tre anni, e con l’aiuto di gruppi di ricerca presso l’Università di Helsinki e l’Istituto Paul Scherrer, la dott.ssa Lehtipalo ha cercato di far progredire le attuali conoscenze sulla sottile linea di demarcazione tra la fase gassosa e quella condensata degli aerosol studiando la formazione degli ammassi in nanoscala provenienti dai vapori atmosferici. «Il nostro approccio consisteva nel combinare studi di laboratorio dettagliati, approfondendo le proprietà di base e i meccanismi di formazione delle particelle di aerosol, con studi sul campo a lungo termine. Si tratta di una potente combinazione, che ci consente di utilizzare le competenze acquisite nel corso di anni di studi sull’atmosfera al fine di programmare esperimenti di laboratorio rilevanti per le problematiche di ricerca atmosferica e attuale. D’altro canto, questo approccio ci permette di verificare se i meccanismi rilevati in laboratorio e i relativi modelli possano spiegare osservazioni atmosferiche reali», afferma la dott.ssa Lehtipalo. Grazie agli ultimi passi avanti nella strumentazione in grado di rilevare vapori atmosferici, ammassi e particelle di aerosol di recente formazione, il team del progetto è riuscito a misurare gli ammassi nell’atmosfera e a studiarne il processo di formazione all’interno della camera CLOUD del CERN. Grazie a questi metodi di rilevamento, è stato possibile analizzare persino gli aerosol con le più basse concentrazioni atmosferiche. Il team ha ora acquisito una migliore comprensione delle concentrazioni e della composizione degli ammassi con dimensioni inferiori ai 3 nanometri nell’atmosfera ed è inoltre riuscito a trovare nuovi meccanismi di formazione e crescita delle particelle di aerosol, in particolare per quanto concerne l’acido solforico, l’ammoniaca, le ammine e i vapori organici. «I nostri risultati sono tra i primi ad indicare le modalità di formazione di ammassi e nanoparticelle quasi ovunque nell’atmosfera, dalle campagne prive di inquinamento alle megalopoli urbane. Ovviamente esiste un’ampia variazione per quanto riguarda le loro fonti e concentrazioni, e nel futuro ci auguriamo di acquisire maggiori informazioni a tal riguardo e di comprendere in modo migliore i fattori che controllano la crescita degli ammassi fino a raggiungere dimensioni rilevanti in termini climatici», spiega la dott.ssa Lehtipalo. Sebbene il progetto sia giunto al termine, il team ha voluto proseguire il proprio lavoro: sono infatti in corso nuove misurazioni sul campo in diverse parti del mondo e ulteriori esperimenti di laboratorio sono pronti per essere avviati. La dott.ssa Lehtipalo sottolinea inoltre la necessità di strumentazioni più solide e affidabili per le misurazioni atmosferiche a lungo termine riconoscendo, a suo parere, che esistono tuttora diversi aspetti dell’atmosfera che dobbiamo ancora comprendere.
Parole chiave
nanoCAVa, aerosol, ammassi in nanoscala, particelle, ambiente