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In-cloud multiphase behaviour of acetone in the troposphere: Gas uptake, Henry’s law equilibrium and aqueous phase photooxidation

Authors :
Yao Liu
Yasmine Katrib
Estelle Isikli
Laurent Poulain
Henri Wortham
Anne Monod
Philippe Mirabel
Stéphane Le Calvé
Biologie et Thérapies Innovantes des Cancers Localement Agressifs (BioTICLA)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre Régional de Lutte contre le Cancer François Baclesse [Caen] (UNICANCER/CRLC)
UNICANCER-Tumorothèque de Caen Basse-Normandie (TCBN)-Normandie Université (NU)-UNICANCER-Tumorothèque de Caen Basse-Normandie (TCBN)-Normandie Université (NU)-Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)
Laboratoire des Matériaux, Surfaces et Procédés pour la Catalyse (LMSPC)
Institut de chimie et procédés pour l'énergie, l'environnement et la santé (ICPEES)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Tianjin University of Science and Technology (TUST)
Laboratoire Chimie de l'environnement (LCE)
Aix Marseille Université (AMU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Centre Régional de Lutte contre le Cancer François Baclesse [Caen] (UNICANCER/CRLC)
Normandie Université (NU)-UNICANCER-Tumorothèque de Caen Basse-Normandie (TCBN)-UNICANCER-Tumorothèque de Caen Basse-Normandie (TCBN)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Chemosphere, Chemosphere, Elsevier, 2010, 81 (3), pp.312-320. ⟨10.1016/j.chemosphere.2010.07.032⟩, Chemosphere, 2010, 81 (3), pp.312-320. ⟨10.1016/j.chemosphere.2010.07.032⟩
Publication Year :
2010
Publisher :
Elsevier BV, 2010.

Abstract

Acetone is ubiquitous in the troposphere. Several papers have focused in the past on its gas phase reactivity and its impact on tropospheric chemistry. However, acetone is also present in atmospheric water droplets where its behaviour is still relatively unknown. In this work, we present its gas/aqueous phase transfer and its aqueous phase photooxidation. The uptake coefficient of acetone on water droplets was measured between 268 and 281 K ( γ = 0.7 × 10 −2 –1.4 × 10 −2 ), using the droplet train technique coupled to a mass spectrometer. The mass accommodation coefficient α (derived from γ ) was found in the range (1.0–3.0 ± 0.25) × 10 −2 . Henry’s law constant of acetone was directly measured between 283 and 298 K using a dynamic equilibrium system ( H (298K) = (29 ± 5) M atm −1 ), with the Van’t Hoff expression ln H ( T ) = (5100 ± 1100)/ T − (13.4 ± 3.9). A recommended value of H was suggested according to comparison with literature. The OH-oxidation of acetone in the aqueous phase was carried out at 298 K, under two different pH conditions: at pH = 2, and under unbuffered conditions. In both cases, the formation of methylglyoxal, formaldehyde, hydroxyacetone, acetic acid/acetate and formic acid/formate was observed. The formation of small amounts of four hydroperoxides was also detected, and one of them was identified as peroxyacetic acid. A drastic effect of pH was observed on the yields of formaldehyde, one hydroperoxide, and, (to a lesser extent) acetic acid/acetate. Based on the experimental observations, a chemical mechanism of OH-oxidation of acetone in the aqueous phase was proposed and discussed. Atmospheric implications of these findings were finally discussed.

Details

ISSN :
00456535
Volume :
81
Database :
OpenAIRE
Journal :
Chemosphere
Accession number :
edsair.doi.dedup.....4e2efbdf635acfc783a8187f2627c4c2