Deliquescence and efflorescence behavior of ternary inorganic/organic/water aerosol particles

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 116, Issue 24, 2012, Pages 6199-6210

  Peckhaus, Andreas ^a   Grass, Stefan ^a   Treuel, Lennart ^a   Zellner, Reinhard ^a  

^a UNIVERSITY OF DUISBURG ESSEN   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AEROSOL PARTICLES; AMMONIUM NITRATE; AMMONIUM SULFATE; CRYSTALLIZATION BEHAVIOR; EXPERIMENTAL ERRORS; GLUTARIC ACID; GROUP ACTIVITIES; INDEPENDENT MEASUREMENT; INORGANIC/ORGANIC; INORGANICS; MALONIC ACID; MIXED PARTICLES; MOLECULAR SOLUTE; NOVEL SURFACES; ORGANIC COMPONENTS; ORGANIC PHASIS; SOLID PARTICLES; SPATIAL SEPARATION; TERNARY SOLUTION; THERMODYNAMIC MODEL;

AMMONIUM COMPOUNDS; BIOLOGICAL MATERIALS; CARBOXYLIC ACIDS; CONTACT ANGLE; DROPS; DRYING; RAMAN SPECTROSCOPY; SURFACE CHEMISTRY;

ATMOSPHERIC AEROSOLS;

EID: 84862639659     PISSN: 10895639     EISSN: 15205215     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp211522t     Document Type: Article

References (113)

1. Martin, S. T. Chem. Rev. 2000, 100, 3403-3453
2. Reid, J. P.; Mitchem, L. Annu. Rev. Phys. Chem. 2006, 57, 245-271
3. Mitchem, L.; Hopkins, R. J.; Buajarern, J.; Ward, A. D.; Reid, J. P. Chem. Phys. Lett. 2006, 432, 362-366
4. Mitchem, L.; Buajarern, J.; Hopkins, R. J.; Ward, A. D.; Gilham, R. J. J.; Johnston, R. L.; Reid, J. P. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 8116-8125
5. Lack, D. A.; Quinn, P. K.; Massoli, P.; Bates, T. S.; Coffman, D.; Covert, D. S.; Sierau, B.; Tucker, S.; Baynard, T.; Lovejoy, E. Geophys. Res. Lett. 2009, 36, L24805
6. Reid, J.; Meresman, H.; Mitchem, L.; Symes, R. Int. Rev. Phys. Chem. 2007, 26, 139-192
7. Lack, D.; Lerner, B.; Granier, C.; Baynard, T.; Lovejoy, E.; Massoli, P.; Ravishankara, A. R.; Williams, E. Geophys. Res. Lett. 2008, 35, L13815
8. Cappa, C. D.; Lack, D. A.; Burkholder, J. B.; Ravishankara, A. R. Aerosol Sci. Technol. 2008, 42, 1022-1032
9. Stier, P.; Feichter, J.; Kinne, S.; Kloster, S.; Vignati, E.; Wilson, J.; Ganzeveld, L.; Tegen, I.; Werner, M.; Balkanski, Y. Atmos. Chem. Phys. 2005, 5, 1125-1156
10. Ravishankara, A. R. Science 1997, 276, 1058-1065
11. Martin, S. T.; Hung, H. M.; Park, R. J.; Jacob, D. J.; Spurr, R. J. D.; Chance, K. V.; Chin, M. Atmos. Chem. Phys. 2004, 4, 183-214
12. Hegg, D.; Livingston, J.; Hobbs, P.; Novakov, T.; Russell, P. J. Geophys. Res. 1997, 102 (D21) 25293-25303
13. Russel, P. B.; Heintzenberg, J. Tellus B 2000, 52, 463-483
14. Ramanathan, V.; Crutzen, P. J.; Lelieveld, J.; Mitra, A. P.; Althausen, D.; Anderson, J.; Andreae, M. O.; Cantrell, W.; Cass, G. R.; Chung, C. E. J. Geophys. Res. 2001, 106, 28317-28398
15. Magi, B. I.; Hobbs, P. V.; Kirchstetter, T. W.; Novakov, T.; Hegg, D. A.; Gao, S.; Redemann, J.; Schmid, B. J. Atmos. Sci. 2005, 62, 919-933
16. Quinn, P. K.; Bates, T. S. J. Geophys. Res. 2005, 110, D14202
17. IPCC "Climate Change 2007: Synthesis Report," 2007.
18. Charlson, R. J.; Porch, W. M.; Waggoner, A. P.; Ahlquist, N. C. Tellus 1974, 3, 345-360
19. Seinfeld, J. H. National Research Council, Panel on Aerosol Radiative Forcing and Climate Change. A Plan for a research program on aerosol radiative forcing and climate change; National Academy Press: Washington, DC., 1996.
20. Haywood, J.; Boucher, O. Rev. Geophys. 2000, 38, 513-543
21. Haywood, J. M.; Roberts, D. L.; Slingo, A.; Edwards, J. M.; Shine, K. P. J. Climate 1997, 10, 1562-1577
22. Adams, P. J.; Seinfeld, J. H.; Koch, D.; Mickley, L.; Jacob, D. J. Geophys. Res.-Atmos. 2001, 106, 1097-1111
23. Houghton, J. T.; Ding, Y.; Griggs, D. J.; Noguer, M.; Linden, P. J.; Dai, X.; Maskell, K.; Johnson, C. A. Climate Change 2001: The Scientific Basis; Cambridge University Press: Cambridge, U.K., 2001.
24. Jacobson, M. Z. J. Geophys. Res.-Atmos. 2001, 106, 1551-1568
25. Kaufmann, R. K.; Kauppi, H.; Mann, M. L.; Stock, J. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011, 108, 11790-11793
26. Liao, H.; Seinfeld, J. J. Geophys. Res. 2005, 110, D18208
27. Malm, W. C.; Schichtel, B. A.; Pitchford, M. L.; Ashbaugh, L. L.; Eldred, R. A. J. Geophys. Res. 2004, 109, D03306
28. Putaud, J.-P.; Raes, F.; Van Dingenen, R.; Brüggemann, E.; Facchini, M. C.; Decesari, S.; Fuzzi, S.; Gehrig, R.; Hüglin, C.; Laj, P. Atmos. Environ. 2004, 38, 2579-2595
29. IPCC Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change; Cambridge University Press: Cambridge, U.K., and New York, NY, USA, 2007.
30. Myhre, G.; Stordal, F.; Berglen, T. F.; Sundet, J. K.; Isaksen, I. S. A. J. Atmos. Sci. 2004, 61, 485-498
31. Heintzenberg, J. Tellus 1989, 41B, 149-160
32. EPA "Air Quality Criteria for Particulate Matter. EPA/600/P-95/001 aF-cF.3v.," Research Triangle Park: Raleigh, NC, 1996.
33. Murphy, D. M.; Thomson, D. S.; Mahoney, T. M. J. Science 1998, 282, 1664-1669
34. Mochida, M.; Kawamura, K.; Umemoto, N.; Kobayashi, M.; Matsunaga, S.; Lim, H. J.; Turpin, B. J.; Bates, T. S.; Simoneit, B. R. T. J. Geophys. Res.-Atmos. 2003, 108, 8638-8650
35. Yu, L. E.; Shulman, M. L.; Kopperud, R.; Hildemann, L. M. Environ. Sci. Technol. 2005, 39, 707-715
36. Limbeck, A.; Puxbaum, H.; Otter, L.; Scholes, M. C. Atmos. Environ. 2001, 35, 1853-1862
37. Schauer, J. J.; Kleeman, M. J.; Cass, G. R.; Simoneit, B. R. T. Environ. Sci. Technol. 1999, 33, 1566-1577
38. Baboukas, E. D.; Kanakidou, M.; Mihalopoulos, N. J. Geophys. Res.-Atmos. 2000, 105, 14459-14471
39. Saxena, P.; Hildemann, L. M. J. Atmos. Chem. 1996, 24, 57-109
40. Middlebrook, A. M.; Murphy, D. M.; Thomson, D. S. J. Geophys. Res.-Atmos. 1998, 103, 16475-16483
41. Clegg, S. L.; Seinfeld, J. H. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 5692-5717
42. Onasch, T. B.; Siefert, R. L.; Brooks, S. D.; Prenni, A. J.; Murray, B.; Wilson, M. A.; Tolbert, M. A. J. Geophys. Res.-Atmos. 1999, 104, 21317-21326
43. Jacobson, M. C.; Hansson, H. C.; Noone, K. J.; Charlson, R. J. Rev. Geophys. 2000, 38, 267-294
44. Parsons, M. T.; Knopf, D. A.; Bertram, A. K. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 11600-11608
45. Prenni, A. J.; DeMott, P. J.; Kreidenweis, S. M.; Sherman, D. E.; Russell, L. M.; Ming, Y. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 11240-11248
46. Braban, C. F.; Carroll, M. F.; Styler, S. A.; Abbatt, J. P. D. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 6594-6602
47. Choi, M. Y.; Chan, C. K. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 4566-4572
48. Peng, C.; Chan, M. N.; Chan, C. K. Environ. Sci. Technol. 2001, 35, 4495-4501
49. Demou, E.; Visram, H.; Donaldson, D. J.; Makar, P. A. Atmos. Environ. 2003, 37, 3529-3537
50. Hansen, A. R.; Beyer, K. D. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 3457-3466
51. Peng, C.; Chan, C. K. Atmos. Environ. 2001, 35, 1183-1192
52. Pant, A.; Fok, A.; Parsons, M. T.; Mak, J.; Bertram, A. K. Geophys. Res. Lett. 2004, 31, 31-34
53. Braban, C. F.; Abbatt, J. P. D. Atmos. Chem. Phys. 2004, 4, 1451-1459
54. Brooks, S. D.; Wise, M. E.; Cushing, M.; Tolbert, M. A. Geophys. Res. Lett. 2002, 29, 1917-1921
55. Cruz, C. N.; Pandis, S. N. Environ. Sci. Technol. 2000, 34, 4313-4319
56. Hameri, K.; Charlson, R.; Hansson, H. C. Aiche J. 2002, 48, 1309-1316
57. Lightstone, J. M.; Onasch, T. B.; Imre, D.; Oatis, S. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 9337-9346
58. Prenni, A. J.; De Mott, P. J.; Kreidenweis, S. M. Atmos. Environ. 2003, 37, 4243-4251
59. Wise, M. E.; Surratt, J. D.; Curtis, D. B.; Shilling, J. E.; Tolbert, M. A. J. Geophys. Res.-Atmos 2003, 108, 4638-4646
60. Jordanov, N.; Zellner, R. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 2759-2764
61. Treuel, L.; Schulze, S.; Leisner, T.; Zellner, R. Faraday Discuss. 2008, 137, 265-278
62. Laurain, A.; Reid, J. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 7039-7047
63. Buajarern, J.; Mitchem, L.; Reid, J. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 11852-11859
64. Pope, F. D.; Dennis-Smither, B. J.; Griffiths, P. T.; Clegg, S. L.; Cox, R. A. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 5335-5341
65. Marcolli, C.; Luo, B.; Peter, T. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 2216-2224
66. Marcolli, C.; Krieger, U. K. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 1881-1893
67. Ciobanu, V. G.; Marcolli, C.; Krieger, U. K.; Weers, U.; Peter, T. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 10966-10978
68. Ciobanu, V. G.; Marcolli, C.; Krieger, U. K.; Zuend, A.; Peter, T. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 9486-9495
69. Song, M.; Marcolli, C.; Krieger, U. K.; Zuend, A.; Peter, T. Atmos. Chem. Phys. Discuss 2011, 11, 29141-29194
70. Bertram, A. K.; Martin, S. T.; Hanna, S. J.; Smith, M. L.; Bodsworth, A.; Chen, Q.; Kuwata, M.; Liu, A.; You, Y.; Zorn, S. R. Atmos. Chem. Phys. 2011, 11, 10995-11006
71. Salcedo, D. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 12158-12165
72. Zardini, A. A.; Sjorgen, S.; Marcolli, C.; Krieger, U. K.; Gysel, M.; Weingartner, E.; Baltensperger, U.; Peter, T. Atmos. Chem. Phys. 2008, 8, 5589-5601
73. Yeung, M. C.; Chan, C. K. Aerosol Sci. Technol. 2010, 44, 269-280
74. Ling, T. Y.; Chan, C. K. J. Geophys. Res.-Atmos. 2008, 113, D14205
75. Zelenay, V.; Ammann, M.; Křepelová, A.; Birrer, M.; Tzvetkov, G.; Vernooij, M. G. C.; Raabe, J.; Huthwelker, T. J. Aerosol Sci. 2011, 42, 38-51
76. Lee, A.; Ling, T.; Chan, C. Faraday Discuss. 2008, 137, 245-263
77. Clegg, S. L.; Brimblecombe, P.; Wexler, A. S. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 2155-2171
78. Erdakos, G. B.; Asher, W. E.; Seinfeld, J. H.; Pankow, J. F. Atmos. Environ. 2006, 40, 6410-6421
79. Chang, E. I.; Pankow, J. F. Atmos. Environ. 2006, 40, 6422-6436
80. Erdakos, G. B.; Chang, E. I.; Pankow, J. F.; Seinfeld, J. H. Atmos. Environ. 2006, 40, 6437-6452
81. Zuend, A.; Marcolli, C.; Luo, B. P.; Peter, T. Atmos. Chem. Phys. 2008, 8, 4559-4593
82. Zuend, A.; Marcolli, C.; Peter, T.; Seinfeld, J. H. Atmos. Chem. Phys. 2010, 10, 7795-7820
83. Zuend, A.; Marcolli, C.; Booth, A. M.; Lienhard, D. M.; Soonsin, V.; Krieger, U. K.; Topping, D. O.; McFiggans, G.; Peter, T.; Seinfeld, J. H. Atmos. Chem. Phys. 2011, 11, 9155-9206
84. Amundson, N. R.; Caboussat, A.; He, J. W.; Martynenko, A. V.; Seinfeld, J. H. J. Geophys. Res. 2007, 112, D24S13
85. Kusik, C.; Meissner, H. AIChE J. Symp. Ser. 1978, 173, 14-20
86. Stokes, R. H.; Robinson, R. A. J. Phys. Chem. 1966, 70, 2126-2131
87. Robinson, R. A.; Stokes, R. H. Electrolyte Solutions, 2 nd ed.; Dover Publications Inc.: Mineola, NY, USA, 2002.
88. Pitzer, K. S. Activity coefficients in electrolyte solutions, 2 nd ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, 1991.
89. Clegg, S. L.; Pitzer, K. S.; Brimblecombe, P. J. Phys. Chem. 1992, 96, 9470-9479
90. Clegg, S. L.; Brimblecombe, P.; Wexler, A. S. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 2137-2154
91. Wexler, A. S.; Clegg, S. L. J. Geophys. Res. 2002, 107, 4207-4221
92. Clegg, S. L.; Seinfeld, J. H.; Brimblecombe, P. J. Aerosol Sci. 2001, 32, 713-738
93. Friese, E.; Ebel, A. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 11595-11631
94. Clegg, S. L.; Seinfeld, J. H. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 5718-5734
95. Pope, F. D.; Tong, H.-J.; Dennis-Smither, B. J.; Griffiths, P. T.; Clegg, S. L.; Reid, J. P.; Cox, R. A. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 10156-10165
96. Hanford, K.; Mitchem, L.; Reid, J.; Clegg, S.; Topping, D.; McFiggans, G. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 9413-9422
97. Treuel, L. On the Phase Behaviour of Binary and Ternary Aerosols; mbv Berlin: Berlin, 2009.
98. Treuel, L.; Pederzani, S.; Zellner, R. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 7976-7984
99. Zellner, R.; Behr, P.; Seisel, S.; Somnitz, H.; Treuel, L. Z. Phys. Chem. 2009, 223, 359-386
100. Treuel, L.; Sandmann, A.; Zellner, R. Chemphyschem 2011, 12, 1109-1117
101. Socrates, G. Infrared and Raman characteristic group frequencies, 3 rd ed.; John Wiley and Sons LTD: Chichester, GB, 2001.
102. Bougeard, D.; de Villepin, J.; Novak, A. Spectrochim. Acta. A 1988, 44, 1281-1286
103. Yeung, M. C.; Lee, A. K. Y.; Chan, C. K. Aerosol Sci. Technol. 2009, 43, 387-399
104. Fredenslund, A.; Jones, R.; Prausnitz, J. AIChE J. 1975, 21, 1086-1099
105. Hansen, H. K.; Rasmussen, P.; Fredenslund, A.; Schiller, M.; Gmehling, J. Ind. Eng. Chem. Res. 1991, 30, 2352-2355
106. Wittig, R.; Lohmann, J.; Gmehling, J. Ind. Eng. Chem. Res. 2003, 42, 183-188
107. Balslev, K.; Abildskov, J. Ind. Eng. Chem. Res. 2002, 41, 2047-2057
108. Choi, M. Y.; Chan, C. K. Environ. Sci. Technol. 2002, 36, 2422-2428
109. Ge, z.; Wexler, A.; Johnston, M. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 173-180
110. Tang, I. N.; Munkelwitz, H. R. Atmos. Environ. 1993, 27, 467-473
111. Brooks, S. D.; Garland, R. M.; Wise, M. E.; Prenni, A. J.; Cushing, M.; Hewitt, E.; Tolbert, M. A. J. Geophys. Res.-Atmos. 2003, 108
112. Booth, A. M.; Topping, D. O.; McFiggans, G.; Percival, C. J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 8021-8028
113. Cosman, L. M.; Knopf, D. A.; Bertram, A. K. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 2386-2396