Les aérosols de la pollution de l’air présentent trois phases liquides différentes
Dans une étrange découverte qui a des implications pour la qualité de l’air et les modèles climatiques, une équipe de chercheurs a découvert que les particules d’aérosol peuvent contenir jusqu’à trois phases liquides à la fois.
Image d’entête, tirée de l’étude : un aérosol composé de différentes phases liquides. (Yuanzhou Huang)
Bien entendu, l’air n’est pas uniquement composé de gaz : des particules solides et des gouttelettes de liquide peuvent également être emportées. Ces aérosols modifient les propriétés de l’air, affectant le climat en absorbant ou en réfléchissant la lumière solaire à des degrés différents, ou en modifiant l’ensemencement des nuages. L’étude de ces particules, en particulier celles produites par l’activité humaine, est importante pour prévoir les changements météorologiques et climatiques futurs, ainsi que les effets possibles sur la santé humaine.
A présent, des scientifiques ont réalisé une surprenante découverte sur la composition de certaines de ces gouttelettes d’aérosol. Des chercheurs de l’Université de la Colombie-Britannique (Canada), de l’Université de Californie à Irvine (Etats-Unis) et de l’Université McGill (Canada) ont découvert que trois phases liquides peuvent exister dans une seule gouttelette. Il s’agit essentiellement du mécanisme qui provoque la séparation de l’eau et de l’huile lorsqu’elles sont mélangées, mais qui peut aussi étrangement se produire dans l’eau seule.
On a longtemps supposé que les particules d’aérosol ne contenaient qu’une seule phase liquide, mais une étude réalisée en 2012 par la même équipe en a découvert deux côte à côte. L’équipe avait émis l’hypothèse que cela était possible, mais uniquement dans des particules à la composition très spécifique : elles devaient être composées d’eau salée, d’un matériau à faible polarité et d’un autre à polarité moyenne.
Pour tester cette idée, les chercheurs ont donc utilisé un colorant solvatochrome, une substance qui change de couleur en fonction de la polarité. Ils ont utilisé des particules dont la composition correspondait à ce qu’ils avaient prévu, à savoir une huile lubrifiante, une matière inorganique et une matière organique oxydée.
Lorsque l’équipe a injecté ce colorant dans ces particules, il a révélé trois couleurs différentes, indiquant trois phases liquides différentes. Les trois composants de ces particules sont des produits de la pollution : l’huile provient de véhicules à essence, tandis que les deux autres matières sont produites lors de la combustion de combustibles fossiles.
Selon le Dr Allan Bertram, un des auteurs de l’étude :
Nous avons montré que certains types de particules d’aérosol dans l’atmosphère, y compris celles qui sont probablement abondantes dans les villes, peuvent souvent avoir trois phases liquides distinctes. Ces propriétés jouent un rôle dans la qualité de l’air et le climat. Ce que nous espérons, c’est que ces résultats améliorent les modèles utilisés dans les politiques de qualité de l’air et de changement climatique.
Selon l’équipe, ces travaux améliorent notre connaissance des aérosols atmosphériques, ce qui devrait nous guider vers des modèles plus précis de la qualité de l’air et du changement climatique. D’autres travaux seront nécessaires pour étudier la physique des aérosols triphasés et la façon dont ils pourraient affecter des choses comme l’ensemencement des nuages.
L’étude publiée dans The Proceedings of the National Academy of Sciences : Coexistence of three liquid phases in individual atmospheric aerosol particles et présentée sur le site de l’Université de la Colombie-Britannique : Discovery of new liquid phases in aerosol particles could better explain how air pollutants interact with the atmosphere.