Các hạt khoáng sét lơ lửng trong không khí có tuổi thọ khá dài do kích thước tương đối nhỏ của chúng. Để đánh giá tác động của chúng đối với các khí vết trong khí quyển, chúng tôi đã nghiên cứu các phản ứng không đồng nhất trên các khoáng sét nguyên mẫu.
Phương pháp quang phổ hồng ngoại khuếch tán phản xạ đã xác định các sản phẩm hấp phụ trên bề mặt được hình thành từ sự hấp thụ axit nitric và nitơ đioxit trên kaolinite và pyrophyllite.
Đối với kaolinite, một phyllosilicate 1:1, HNO3 hấp phụ phân tử lên bề mặt nhôm hydroxit bát diện và silicon oxit tứ diện.
Ngoài ra, trên bề mặt nhôm hydroxit còn phát hiện các loài nitrat đơn răng, hai răng, bắc cầu và phối hợp nước hấp phụ không thuận nghịch, cũng như nước hấp phụ trên bề mặt.
Các sản phẩm hấp phụ tương tự được hình thành trong quá trình hấp thụ NO2 trên kaolinite ở độ ẩm tương đối (RH) là 0%, và phản ứng bậc hai đối với các vị trí hoạt động trên bề mặt và là 1,5 +/- 0,1 đối với NO2.
Hệ số hấp thụ phản ứng, được tính toán bằng cách sử dụng diện tích bề mặt Brunauer, Emmett và Teller, tăng từ (8,0 +/- 0,2) x 10(-8) đến (2,3 +/- 0,4) x 10(-7) đối với nồng độ NO2 trong khoảng từ 0,56 x 10(13) đến 8,8 x 10(13) phân tử cm(-3).
Quang phổ UV-Vis đã phát hiện HONO dạng khí là sản phẩm của phản ứng NO2 trên kaolinite ướt. Phản ứng tạo ra axit nitơ (HONO), một chất ô nhiễm không khí quan trọng.
Sự hấp thụ HNO3 trên pyrophyllite, một phyllosilicate 2:1, cho thấy tín hiệu mạnh hơn đối với axit nitric hấp phụ phân tử trên bề mặt silicon oxit so với kaolinite.
Các loài nitrat đơn răng, bắc cầu và phối hợp nước liên kết với các vị trí nhôm cũng được hình thành trong phản ứng này, cho thấy các vị trí phản ứng trên các mặt cạnh rất quan trọng đối với hệ thống này.
Sự hấp thụ NO2 trên pyrophyllite, gammaBET = (7 +/- 1) x 10(-9), thấp hơn đáng kể so với kaolinite vì NO2 không phản ứng với bề mặt silicon oxit tứ diện chiếm ưu thế. Sự khác biệt này nhấn mạnh tầm quan trọng của thành phần khoáng vật đối với phản ứng của NO2.
Những kết quả này làm nổi bật các xu hướng chung liên quan đến tính phản ứng của bề mặt silicon oxit tứ diện và nhôm hydroxit bát diện và chỉ ra rằng hóa học không đồng nhất của sol khí sét thay đổi theo khoáng vật học và không thể dự đoán bằng phân tích nguyên tố. Các phản ứng này có thể ảnh hưởng đến nồng độ của HNO3 và NO2 trong khí quyển, cũng như sự hình thành các loài nitrat và HONO. Nghiên cứu này cung cấp cái nhìn sâu sắc về vai trò của khoáng sét trong hóa học khí quyển.
