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A medida que el humo de los incendios forestales envejece en la atmósfera, aumenta su toxicidad

A medida que el humo de los incendios forestales envejece en la atmósfera, aumenta su toxicidad.
El satélite Suomi NPP de NOAA / NASA capturó esta imagen en color real de los Estados Unidos el 15 de septiembre de 2020 que muestra los incendios en el oeste, el humo de esos incendios que se desplaza sobre el país y varios huracanes que convergen con Sally tocando tierra. Crédito: NOAA / NASA

Los incendios forestales naturales crean grandes columnas de humo que se transportan a varios cientos de millas de distancia en la atmósfera, exponiendo a muchas personas a contaminantes que afectan la salud pública.


por la Universidad de Kentucky


Cada año, miles de hectáreas de tierra se ven envueltas por incendios forestales en todo el mundo. Solo durante los primeros tres trimestres de 2020, más de 2,6 millones de hectáreas en el oeste de Estados Unidos han sido consumidas por incendios. A medida que se quema la biomasa de los árboles, los arbustos, la hierba y la turba, se emiten a la atmósfera grandes cantidades de humo, hollín y otros contaminantes. Luego, el humo puede elevarse varios kilómetros de altitud y extenderse por grandes regiones continentales, contaminando el aire de áreas distantes. Por ejemplo, muchos residentes en los estados de California, Washington y Oregon han experimentado recientemente la mala calidad del aire del humo nebuloso.

El profesor de química Marcelo Guzman de la Universidad de Kentucky dirige un proyecto de investigación de la National Science Foundation, que estudia cómo las emisiones de la quema de biomasa, incluidos los incendios forestales, cambian con el tiempo en la atmósfera para crear nuevos químicos que impactan la salud de las sociedades y el clima de la Tierra . Guzmán, junto con el estudiante de posgrado Sohel Rana, estudiaron cuidadosamente en el laboratorio la heterogénea química atmosférica de los metoxifenoles, que se encuentran entre las moléculas más abundantes emitidas durante la quema de biomasa. El equipo destacó que cuando los metoxifenoles reaccionan en las interfaces, es decir, en la superficie de las nubes y las aguas de niebla, así como en las partículas de aerosol de la contaminación, los procesos de transferencia de electrones y protones se ven favorecidos para convertir rápidamente moléculas aromáticas en productos altamente solubles en agua.

Cuando observa los mecanismos que experimentan estos metoxifenoles cuando se exponen al gas ozono de fondo y a los radicales libres hidroxilo durante el transporte atmosférico, puede comenzar a explicar la observación común de los ácidos carboxílicos multifuncionales como especies abundantes en muchas partículas en el aire que respiramos. El informe identifica canales de reacción únicos que pueden usarse para distinguir la contribución del procesamiento atmosférico de las emisiones de combustión de biomasa sobre otras posibles fuentes de ácidos carboxílicos multifuncionales ”, dijo el profesor Guzmán. «El trabajo no solo es fundamentalmente interesante, sino que identifica firmas específicas para la transformación diurna de los metoxifenoles emitidos por los incendios forestales a medida que envejecen en la atmósfera».

Para hacer esto, los investigadores han utilizado un instrumento especial en el laboratorio que replica la reacción rápida entre los marcadores de metoxifenoles de combustión de biomasa y el gas ozono en la interfaz del aire con gotas de agua de tamaño micrométrico. Luego, varían las concentraciones y la acidez en los experimentos para ver cómo cambia la química interfacial para las diferentes condiciones que ocurren en el medio ambiente.

«Estamos tratando de comprender las transformaciones dominantes de los metoxifenoles del humo en la atmósfera, determinar su vida útil y establecer cómo evolucionan químicamente en las interfaces», dijo el profesor Guzmán. “Queremos contribuir a una nueva comprensión de sus impactos en la salud humana y el clima. ¿Son las moléculas envejecidas más tóxicas? ¿Cómo contribuyen los cambios estructurales de las moléculas a crear partículas que interactúan con la luz solar afectando el clima? ‘

Un hallazgo clave del trabajo es que el material liberado por los incendios forestales puede volverse más soluble en agua y probablemente tóxico durante las dos semanas que el humo puede transportarse a la atmósfera. Mientras están en el aire, los metoxifenoles del humo reaccionan con el ozono y los radicales hidroxilo para oxidarse y volverse altamente reactivos. Una persona que inhala estos compuestos reactivos puede sufrir daño oxidativo de las células, especialmente en las vías respiratorias y los pulmones. Además, estos compuestos reactivos pueden hacer que algunas personas sean más propensas a otros problemas de salud.

El profesor Guzmán también afirma que caracterizar el procesamiento químico de la contaminación de los incendios forestales y la quema de leña doméstica puede ayudar a determinar si el llamado carbón marrón en el hollín emitido por los incendios contribuye a absorber más calor del sol o no. «Si bien las muchas moléculas pequeñas en el carbono marrón se pueden fotoblanquear rápidamente, las moléculas más grandes son mucho más resistentes, lo que posiblemente contribuya a calentar la atmósfera «, dijo.


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