Barbara J. Finlayson-Pitts

Barbara J. Finlayson-Pitts jest kanadyjsko-amerykańską chemiczką atmosferyczną. Jest profesorem na wydziale chemii na Uniwersytecie Kalifornijskim w Irvine i dyrektorem Instytutu AirUCI. Finlayson-Pitts i James N. Pitts, Jr. są autorami Chemistry of the Upper and Lower Atmosphere: Theory, Experiments, and Applications (1999). Jest członkiem Narodowej Akademii Nauk od 2006 roku i jest laureatką Medalu Garvana-Olina 2017 . W 2016 współprzewodniczyła raportowi Narodowej Akademii Nauk „The Future of Atmospheric Chemistry Research”

Finlayson-Pitts bada chemię górnej i dolnej atmosfery oraz sposoby, w jakie reakcje chemiczne w atmosferze są zaangażowane w zanieczyszczenie powietrza i zmiany klimatu . Ona i jej zespół pracują nad zrozumieniem na poziomie molekularnym reakcji gazowych cząstek w różnych warstwach atmosfery oraz na interfejsach między warstwami. Badają również interfejs między powietrzem a wodą. Podkreśla „pilną potrzebę zajęcia się zmianami klimatycznymi na wszystkich szczeblach władzy w USA i na świecie”.

Edukacja

Finlayson-Pitts uzyskała tytuł Bachelor of Science na Uniwersytecie Trent w Peterborough w Ontario w 1970 r. Tytuł magistra i doktora chemii uzyskała odpowiednio w 1971 i 1973 r. na Uniwersytecie Kalifornijskim w Riverside . Po odbyciu stażu podoktorskiego w UC Riverside, w latach 1974-1994 pracowała jako profesor chemii na California State University w Fullerton . W 1994 roku dołączyła do wydziału chemii Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine.

Badania

Badania Finlaysona-Pittsa koncentrują się na zrozumieniu na poziomie molekularnym podstawowej kinetyki, mechanizmów i fotochemii reakcji gazowych cząstek. Szczególnie interesuje ją, jak zachodzą reakcje w różnych warstwach atmosfery i na styku różnych warstw. Oprócz pracy nad troposferą i stratosferą bada interakcje na styku powietrza i wody, gdzie gazy stykają się z cieczami. Reakcje zachodzące na powierzchni między warstwami mogą różnić się od reakcji zachodzących w obrębie poszczególnych warstw.

W atmosferze emitowane gazy i cząsteczki mogą dalej reagować, tworząc nowe związki chemiczne. Niektóre związki mogą nie reagować w troposferze, ale rozpadają się i uczestniczą w dalszych przemianach w wyższych warstwach stratosfery. Chemia nieorganiczna tlenków azotu i siarki w fazie gazowej jest lepiej poznana niż interakcje tlenków azotu i siarki ze związkami organicznymi. Finlayson-Pitts i jej współpracownicy wykonali ważną pracę nad zrozumieniem chemii troposfery, w szczególności przemiany tlenku azotu (NO) w dwutlenek azotu (NO 2 ) w powietrzu i późniejszego tworzenia się ozonu, _kwasu azotowego i związków organicznych. azotany.

Finlayson-Pitts był głównym autorem badania z 2009 roku opublikowanego w Proceedings of the National Academy of Sciences, które wykazało, że spalanie paliw kopalnych uwalnia tlenki azotu, które wchodzą w interakcję z gazowym chlorowodorem, tworząc związki tworzące smog. Badanie wykazało również, że para wodna nasila reakcję.

Finlayson-Pitts i jej zespół zbadali reakcje między dwutlenkiem azotu (NO ₂ ) a pięciotlenkiem azotu (N ₂ O ₅ ), dwoma powszechnymi związkami powstającymi w wyniku spalania paliw kopalnych występujących w atmosferze, oraz gazowym chlorowodorem (HCl), który osiągnął stężenie kilku części na miliard w zanieczyszczonym powietrzu. Autorzy badania zaproponowali, że N ₂ O ₅ istnieje jako asymetryczny dimer, NO ₂ ⁺ NO ₃ ⁻ . Postawili również hipotezę, że cząsteczki wody sprzyjają jonizacji N ₂ O ₅ do NO ₂ ⁺ NO ₃ ⁻ . Gdy NO ₂ reaguje z HCl (w postaci NO ₂ ⁺ NO ₃ ⁻ ), tworzy ClO i HNO ₃ , a gdy N ₂ O ₅ reaguje z HCl, tworząc ClNO ₂ i HNO ₃ .

Zespół stwierdził, że tworzenie związków azotu chloru może mieć negatywny wpływ na niezawodność i żywotność elektroniki, która jest podatna na korozję, gdy reakcja zachodzi w drzwiach. Absorpcja światła przechodzi w zakres bliskiego ultrafioletu i silnie pokrywa się nie tylko z promieniowaniem słonecznym, ale także z promieniowaniem fluorescencyjnym, powodując smog. Cząsteczki zawierające chlor reagują również z tlenkiem azotu (NO), tworząc ozon.

W artykule z 2010 roku Finlayson-Pitts szczegółowo opisał rolę halogenów w reakcjach w niższych warstwach atmosfery. Odkryła, że ​​jony chloru w powietrzu pomagają w tworzeniu ozonu, podczas gdy jony bromu wspomagają niszczenie ozonu. Oba jony są powszechne w troposferze z powodu cykli między wodą morską a fazami gazowymi. Chlorek, którego jest wielokrotnie więcej niż bromu, reaguje ze związkami zawierającymi azot i tlen zarówno w fazie wodnej, jak i gazowej, tworząc różnorodne cząsteczki, które rozpraszają światło, w tym HCl, Cl 2 , ClNO 2 , _ClO i _OClO .

Finlayson-Pitts pomogła również w opracowaniu badania opublikowanego w 2012 roku w Proceedings of the National Academy of Sciences, w którym stwierdzono, że mogą być potrzebne nowe modele do zajęcia się wtórnymi aerozolami organicznymi. Finlayson-Pitts współpracował z naukowcami z UCI i Pacific Northwest National Laboratory w Richland w stanie Waszyngton w celu zbadania procesów prowadzących do powstawania wtórnego aerozolu organicznego. Dokładniej, badali tworzenie cząstek w warunkach jednoczesnego utleniania α-pinenu przez ozon i rodniki NO ₃ przy użyciu systemu przepływu aerozolu. α-Pinen jest emitowany przez roślinność w różnych ilościach, w zależności od temperatury i warunków świetlnych. W reakcji α-pinenu z rodnikami NO ₃ w atmosferze powstają cząstki o niskiej lotności, generujące wtórne aerozole organiczne. Wcześniej uważano, że cząsteczki te skraplają się w maleńkie kropelki cieczy, a następnie rozpraszają się, gdy te krople cieczy odparowują. Finlayson-Pitts i zespół, z którym pracowała, odkryli, że wtórne aerozole organiczne w rzeczywistości mocniej przyczepiają się do cząstek organicznych w powietrzu. Z tego powodu poprzednie modele nie doceniały ilości drobnych cząstek w powietrzu, które są związane zarówno z chorobami płuc, jak i serca.

Jej grupa badawcza otrzymała dofinansowanie z Narodowej Fundacji Nauki i Departamentu Energii . Są częścią Atmospheric Integrated Research for Understanding Chemistry at Interfaces (AirUCI), współpracy z całego University of California-Irvine. AirUCI bada, w jaki sposób procesy zachodzące na granicy powietrza z wodą wpływają na jakość powietrza i zmiany klimatu, i koncentruje się na wpływie zużycia energii, zanieczyszczenia powietrza i jakości powietrza na ludzkie zdrowie.

Życie osobiste

Barbara J. Finlayson-Pitts poślubiła Jamesa Pittsa (1921–2014) w 1970 r. James Pitts był także chemikiem. Podążył za nią na University of California w Irvine w 1994 roku, gdzie obaj współpracowali przy badaniach i byli współautorami książek i innych publikacji.

Nagrody

• 1993 Członek Amerykańskiego Stowarzyszenia Postępu Nauki
• 1999 Nagroda „Service Through Chemistry”, Orange County Sekcja Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego
• 2004 Nagroda Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego za kreatywne postępy w nauce i technologii środowiskowej
• 2007 Nagroda Richarda C. Tolmana , Sekcja Południowej Kalifornii Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego
• 2009 Koalicja na rzecz Czystego Powietrza Nagroda Carla Moyera za przywództwo naukowe i doskonałość techniczną
• Medal Garvana-Olina 2017 , Amerykańskie Towarzystwo Chemiczne
• Nagroda Królewskiego Towarzystwa Chemicznego 2019 w dziedzinie środowiska