Struttura e reattivita’ del particolato atmosferico Mauro CAUSA' , Marco Trifuoggi, unina, modelling, analisi chimiche Glauco Tonachini, unito, modelling Enrico Ferrero, unipmn, Guido Pirovano, CESI, modelli regionali fluidodinamici Enrico Boccaleri, Aldo Arrais, Giorgio Gatti, unipmn, spettroscopie ottiche Luca Pardi, cnr ipcf, epr.Maria Cristina Paganini, unito, epr Simona Silvia Merola, Bianca Maria Vaglieco, cnr im, studi su motori Hinrich Grothe, TU Wien, misure spettroscopiche Mike Pilling, Uni Leeds, atmospheric chemistry Tone Kokalj, I Stefan, Ljubliana, modelling Claus Nielsen, Uni Oslo, spettroscopie ottiche Torino 21 ottobre 2008

Un punto debole dei modelli fotochimici atmosferici e’ il trattamento del particolato organico ed inorganico L’informazione relativa al particolato e’ molto piu’ parziale ed approssimata

Aerosol organico e inorganico: il problema strutturale La reattivita’, E quindi gli effetti locali e globali possono essere studiati solo attraverso la struttura

Segnale epr di particolato carbonioso

I grafeni dispari: radicali  intrinseci C14H10 e’ closed shell E’ stabile (Eatom/C: 210 kcal) Non reagisce con NO2 C13H9 e’ open shell (radicale ) E’ stabile (Eatom/C: 208 kcal) E’ molto reattivo con NO2

La vacanza di carbonio: stato di tripletto sc5=0.09 sc5=0.34 • • sc=1.16 sc5=1.12

Misure epr ad alto campo

Interpretazione teorica degli esperimenti TPD Fig. 5: TPD-MS curves of Printex U - (trace) mass fragment. OH CO2 CO CO2 desorption from -COOH? (strong acidic) carboxyl group (acidic) phenol group (weak acidic) lactol group carbonyl group coincide (basic) pyron group

Analisi cinetica del desorbimento Ea = RTmax.[ln(Tmax./) – ln(Ea/RTmax)] (T) = e.kT/h. exp[S‡(T)/R] ;  =0.17 K s-1 (derivate dell’equazione di Polany-Wigner) Tmax=550°K Tmax=779°K Tmax=476°K Tmax=556°K Tmax=336°K

spettroscopia raman (micro) G D3 D1 D2 D4

Il trattamento termico non comporta sensibili variazioni strutturali (%) Il campione del diesel è molto più fluorescente, 1720 (chetonici) e 1550 (insaturi isolati) Campioni catturati su filtro: Insaturazioni isolate Diesel piu’ ordinato del benzina Anche piu’ ossidato

AG Schlögl, Fritz Haber Institut, Berlin

Rezioni con O3 ΔE=-40 Kcal/mol

Studio della cinetica di adsorbimento SS + O3 → SSO + O2 ; exp = 3.3 x 10-3 E= -23 kcal/mol; E‡ = 13.1 kcal/mol theor = (kBT/h) q‡/qR exp(-E‡/ kBT)/ = 1.2 x 10-13 SS + O3 → SS---O3 → SSO + O2 E= -2.8 kcal/mol (-0.3+2.5vdw), senza barriera  = (kBT/h) (qp/qR) (1/) = 4.1 x 10-3

Misure normalmente effettuate nella scienza delle superfici e della catalisi possono fornire importanti informazioni sulla natura chimica e la reattivita’ del particolato La simulazione su scala atomistica permette di connettere le informazioni sperimentali ottenute con tecniche diverse In questa fase del progetto abbiamo verificato la possibilita’ di introdurre delle informazioni su scala atomica nei modelli macroscopici su scala geografica