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Nucleation and growth of aerosol particles from atmospheric vapors constitutes a major source of global cloud condensation nuclei (CCN). The fraction of newly formed particles that reaches CCN sizes is highly sensitive to particle growth rates, especially for particle sizes <10 nm, where coagulation losses to larger aerosol particles are greatest. Recent results show that some oxidation products from biogenic volatile organic compounds are major contributors to particle formation and initial growth. However, whether oxidized organics contribute to particle growth over the broad span of tropospheric temperatures remains an open question, and quantitative mass balance for organic growth has yet to be demonstrated at any temperature. Here, in experiments performed under atmospheric conditions in the Cosmics Leaving Outdoor Droplets (CLOUD) chamber at the European Organization for Nuclear Research (CERN), we show that rapid growth of organic particles occurs over the range from −25 ∘C to 25 ∘C. The lower extent of autoxidation at reduced temperatures is compensated by the decreased volatility of all oxidized molecules. This is confirmed by particle-phase composition measurements, showing enhanced uptake of relatively less oxygenated products at cold temperatures. We can reproduce the measured growth rates using an aerosol growth model based entirely on the experimentally measured gas-phase spectra of oxidized organic molecules obtained from two complementary mass spectrometers. We show that the growth rates are sensitive to particle curvature, explaining widespread atmospheric observations that particle growth rates increase in the single-digit-nanometer size range. Our results demonstrate that organic vapors can contribute to particle growth over a wide range of tropospheric temperatures from molecular cluster sizes onward.
Die Behandlung Kriegsgefangener war immer auch konstitutiv für das rituelle Selbstverständnis der Gemeinschaft, für das Ansehen als Krieger und für die Wahrung des kosmologischen Gleichgewichts zwischen antagonierenden Gruppen. Dem lag ein ganzer Komplex von Kategorisierungen und Praktiken zugrunde, der mit Abwandlungen bei den Pflanzervölkern des östlichen Waldlandes verbreitet war und somit auch agrarische Fruchtbarkeits- und Wachstumskonzepte durch das Prinzip des Menschenopfers widerspiegelte. Obwohl beide Geschlechter zur rituellen Tötung bestimmt werden konnten, waren es fast stets die Männer, die sich im Einvernehmen mit der gegnerischen Gemeinschaft den Folterritualen unterzogen, um die Feinde zur Freisetzung ihrer spirituellen Lebenskraft herauszufordern. Wie ein Stich von Le Page du Pratz auf eindringliche Weise wiedergibt, geschah das Zu-Tode-Foltern häufig in Verbindung mit Feuer, indem der Gefangene auf ein Rahmengerüst gespannt und mit brennenden Pfeilen beschossen wurde. Diese symbolträchtige Aufstellung dürfte im Süden häufiger vorgekommen sein als bei den Irokesenvölkern, wo die Feuertötung von der Dorfgemeinschaft eher als eine Hatz auf den Gefangenen veranstaltet wurde. Das Rahmengerüst symbolisiert die vier Kardinalspunkte der Welt, das Feuer die Sonne bzw. die heliomorphe höchste Gottheit, eine Ikonografie, die nicht nur im Tempelfeuer zum Ausdruck kommt, sondern auch in der poske-tau (Busk)-Zeremonie der Creek. Nach Bartrams Beobachtung gehörte zu den Vorbereitungen des ersten der acht Festtage, dass Krieger auf der zuvor gefegten und mit weißem Sand bestreuten Plaza vier Baumstämme kreuzweise übereinander legten, worauf der Feuermacher, ein Mann mit tempelpriesterlichen Funktionen, die Balken anzündete . Die Sonnen-Ikonografie mit ihren im rituellen Kontext aktivierten Querverbindungen zu Krieg, Opfer und Fruchtbarkeit war ebenso Teil des Südlichen Zeremonialkomplexes wie die theokratische Macht und Verehrungswürdigkeit der Fürsten. Diese wiederum, als Götterabkömmlinge und oberste Priester ihres Volkes, kontrollierten ein größtenteils nur ihnen zugängliches Wissen über die stilistischen Symbolismen, ausgedrückt in Figurendarstellungen und Töpferei-Verzierungen . Mit dem Besitz dieser religiösen Kenntnisse manifestierten die Häuptlinge einmal mehr ihre Beziehung zu den himmlischen Mächten und konnten in Rückkopplung ihrer Hegemonialstellung Tribute in Form von Nahrungsmitteln sowie kommunale Arbeitsleistungen einfordern. Ihre Stellung im Mittelpunkt des Kosmos wurde beispielsweise in Gefäßmotiven wie den variationsreichen Kreuz-in-Kreis-Symbolen der Ramey Incised-Töpferei Cahokias wiedergegeben, die das Weltzentrum inmitten der vier Kardinalspunkte darstellen. Auch das in einer Handfläche liegende Auge, ein Symbol der Sonne, gehört in diesen Darstellungskanon, ebenso jenes Motiv, das von älteren Autoren wie Martin, Quimby und Collier oft als „tränendes Auge“ missgedeutet wurde und das in Wirklichkeit das Auge eines Falken oder anderen Greifvogels mit dem typischen dunklen Federstreif am Innenwinkel darstellt. Andere Assoziationen mit der Heil bringenden, Ordnung und Fruchtbarkeit gewährenden Oberwelt waren Schlangen und Regenbogen; ihnen standen als Vertreter der Unterwelt, des Krieges und der Unordnung die Raubtiere, zum Beispiel Katzenartige, und die ulunsu´ti-Schlange gegenüber . Durch die Permutation all dieser Themen und Motive, von den bildlichen Darstellungen über den rituellen Vollzug bis hin zur Lebensweise des Einzelnen unter den Weisungen der Gesellschaft, dementieren die Menschen das Chaos und sorgen dafür, dass die Ordnung der Welt erhalten bleibt...
The formation of secondary particles in the atmosphere accounts for more than half of global cloud condensation nuclei. Experiments at the CERN CLOUD (Cosmics Leaving OUtdoor Droplets) chamber have underlined the importance of ions for new particle formation, but quantifying their effect in the atmosphere remains challenging. By using a novel instrument setup consisting of two nano-particle counters, one of them equipped with an ion filter, we were able to further investigate the ion-related mechanisms of new particle formation. In autumn 2015, we carried out experiments at CLOUD on four systems of different chemical compositions involving monoterpenes, sulfuric acid, nitrogen oxides, and ammonia. We measured the influence of ions on the nucleation rates under precisely controlled and atmospherically relevant conditions. Our results indicate that ions enhance the nucleation process when the charge is necessary to stabilize newly formed clusters, i.e. in conditions where neutral clusters are unstable. For charged clusters that were formed by ion-induced nucleation, we were able to measure, for the first time, their progressive neutralization due to recombination with oppositely charged ions. A large fraction of the clusters carried a charge at 1.2 nm diameter. However, depending on particle growth rates and ion concentrations, charged clusters were largely neutralized by ion–ion recombination before they grew to 2.2 nm. At this size, more than 90 % of particles were neutral. In other words, particles may originate from ion-induced nucleation, although they are neutral upon detection at diameters larger than 2.2 nm. Observations at Hyytiälä, Finland, showed lower ion concentrations and a lower contribution of ion-induced nucleation than measured at CLOUD under similar conditions. Although this can be partly explained by the observation that ion-induced fractions decrease towards lower ion concentrations, further investigations are needed to resolve the origin of the discrepancy.