Acetaldehyde in the Alaskan subarctic snowpack

International audience Acetaldehyde is a reactive intermediate in hydrocarbon oxidation. It is both emitted and taken up by snowpacks and photochemical and physical processes are probably involved. Understanding the reactivity of acetaldehyde in snow and its processes of physical and chemical exchan...

Full description

Bibliographic Details
Published in:Atmospheric Chemistry and Physics
Main Authors: Dominè, F., Houdier, S., Taillandier, A.-S., Simpson, W. R.
Other Authors: Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement (LGGE), Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF), CHANG (CHANG), Laboratoire d'étude des transferts en hydrologie et environnement (LTHE), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Geophysical Institute Fairbanks, University of Alaska Fairbanks (UAF), Department of Chemistry, University of Alaska Anchorage
Format: Article in Journal/Newspaper
Language:English
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Acetaldehyde in the Alaskan subarctic snowpack
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description International audience Acetaldehyde is a reactive intermediate in hydrocarbon oxidation. It is both emitted and taken up by snowpacks and photochemical and physical processes are probably involved. Understanding the reactivity of acetaldehyde in snow and its processes of physical and chemical exchanges requires the knowledge of its incorporation mechanism in snow crystals. We have performed a season-long study of the evolution of acetaldehyde concentrations in the subarctic snowpack near Fairbanks (65° N), central Alaska, which is subjected to a vigorous metamorphism due to persistent elevated temperature gradients in the snowpack, between 20 and 200° C m−1. The snowpack therefore almost entirely transforms into depth hoar. We have also analyzed acetaldehyde in a manipulated snowpack where temperature gradients were suppressed. Snow crystals there transformed much more slowly and their original shapes remained recognizable for months. The specific surface area of snow layers in both types of snowpacks was also measured. We deduce that acetaldehyde is not adsorbed onto the surface of snow crystals and that most of the acetaldehyde is probably not dissolved in the ice lattice of the snow crystals. We propose that most of the acetaldehyde measured is either trapped or dissolved within organic aerosol particles trapped in snow, or that acetaldehyde is formed by the hydrolysis of organic precursors contained in organic aerosols trapped in the snow, when the snow is melted for analysis. These precursors are probably aldehyde polymers formed within the aerosol particles by acid catalysis, but might also be biological molecules. In a laboratory experiment, acetaldehyde-di-n-hexyl acetal, representing a potential acetaldehyde precursor, was subjected to our analytical procedure and reacted to form acetaldehyde. This confirms our suggestion that acetaldehyde detected in snow could be produced during the melting of snow for analysis.
author2 Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement (LGGE)
Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG)
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)
CHANG (CHANG)
Laboratoire d'étude des transferts en hydrologie et environnement (LTHE)
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG)
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Geophysical Institute Fairbanks
University of Alaska Fairbanks (UAF)
Department of Chemistry
University of Alaska Anchorage
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Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement (LGGE) Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG) Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF) CHANG (CHANG) Laboratoire d'étude des transferts en hydrologie et environnement (LTHE) Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG) Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) Geophysical Institute Fairbanks University of Alaska Fairbanks (UAF) Department of Chemistry University of Alaska Anchorage 2010 https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-00554292 https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-00554292/document https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-00554292/file/acp-10-919-2010.pdf https://doi.org/10.5194/acp-10-919-2010 en eng HAL CCSD European Geosciences Union info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.5194/acp-10-919-2010 insu-00554292 https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-00554292 https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-00554292/document https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-00554292/file/acp-10-919-2010.pdf BIBCODE: 10.5194/acp-10-919-2010 doi:10.5194/acp-10-919-2010 info:eu-repo/semantics/OpenAccess ISSN: 1680-7316 EISSN: 1680-7324 Atmospheric Chemistry and Physics https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-00554292 Atmospheric Chemistry and Physics, 2010, 10 (3), pp.919-929. ⟨10.5194/acp-10-919-2010⟩ [SDU.STU.GL]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Glaciology info:eu-repo/semantics/article Journal articles 2010 ftunivnantes https://doi.org/10.5194/acp-10-919-2010 2023-03-01T00:31:54Z International audience Acetaldehyde is a reactive intermediate in hydrocarbon oxidation. It is both emitted and taken up by snowpacks and photochemical and physical processes are probably involved. Understanding the reactivity of acetaldehyde in snow and its processes of physical and chemical exchanges requires the knowledge of its incorporation mechanism in snow crystals. We have performed a season-long study of the evolution of acetaldehyde concentrations in the subarctic snowpack near Fairbanks (65° N), central Alaska, which is subjected to a vigorous metamorphism due to persistent elevated temperature gradients in the snowpack, between 20 and 200° C m−1. The snowpack therefore almost entirely transforms into depth hoar. We have also analyzed acetaldehyde in a manipulated snowpack where temperature gradients were suppressed. Snow crystals there transformed much more slowly and their original shapes remained recognizable for months. The specific surface area of snow layers in both types of snowpacks was also measured. We deduce that acetaldehyde is not adsorbed onto the surface of snow crystals and that most of the acetaldehyde is probably not dissolved in the ice lattice of the snow crystals. We propose that most of the acetaldehyde measured is either trapped or dissolved within organic aerosol particles trapped in snow, or that acetaldehyde is formed by the hydrolysis of organic precursors contained in organic aerosols trapped in the snow, when the snow is melted for analysis. These precursors are probably aldehyde polymers formed within the aerosol particles by acid catalysis, but might also be biological molecules. In a laboratory experiment, acetaldehyde-di-n-hexyl acetal, representing a potential acetaldehyde precursor, was subjected to our analytical procedure and reacted to form acetaldehyde. This confirms our suggestion that acetaldehyde detected in snow could be produced during the melting of snow for analysis. Article in Journal/Newspaper Subarctic Alaska Université de Nantes: HAL-UNIV-NANTES Fairbanks Atmospheric Chemistry and Physics 10 3 919 929