Investigadores de la Universidad de Kentucky descubrieron que el agua presente en el aire modifica las reacciones químicas de compuestos asociados con la quema de biomasa, favoreciendo la formación de sustancias diferentes según las condiciones atmosféricas.
Redacción: Redacción Noticias de la Tierra
Editor: Karem Díaz S.
La humedad del aire puede cambiar profundamente la transformación química de determinados contaminantes del humo después de la puesta del sol. Una investigación realizada por científicos de la Universidad de Kentucky, en Estados Unidos, demostró que la cantidad de agua disponible modifica las reacciones nocturnas de un compuesto orgánico asociado con la combustión de biomasa, alterando los productos que se forman durante su oxidación.
El estudio, desarrollado por Md. Sohel Rana y Marcelo I. Guzman y publicado en la revista científica Environmental Science & Technology en 2026, se concentró en el catecol, una sustancia perteneciente a la familia de los compuestos fenólicos que pueden estar presentes en las emisiones de incendios y otras formas de quema de materia orgánica.
Los investigadores encontraron que, bajo condiciones secas, las reacciones químicas favorecen principalmente la formación de compuestos nitrados y moléculas orgánicas más complejas. Sin embargo, cuando aumenta la humedad relativa, las transformaciones se desplazan hacia procesos de fragmentación molecular y productos con mayor contenido de oxígeno.
El hallazgo ayuda a explicar por qué las partículas contaminantes procedentes de fuentes semejantes pueden experimentar transformaciones diferentes durante su permanencia en la atmósfera, incluso cuando la luz solar ha desaparecido.
La contaminación del humo continúa reaccionando después del atardecer
La composición química del humo no permanece inalterada una vez que los contaminantes son liberados al ambiente.
Durante su desplazamiento, los gases y las partículas interactúan con otros componentes atmosféricos. Estas reacciones pueden modificar su composición molecular y algunas de sus propiedades físicas y ópticas.
Una parte importante de las investigaciones sobre contaminación atmosférica se ha concentrado en los procesos impulsados por la radiación solar. Sin embargo, la atmósfera también mantiene una actividad química considerable durante la noche.
Entre los agentes que intervienen en estas transformaciones se encuentra el radical nitrato, identificado mediante la fórmula NO3, un oxidante atmosférico especialmente relevante durante las horas nocturnas.
La investigación estadounidense examinó cómo este radical reacciona con el catecol cuando cambia la humedad relativa del ambiente.
El problema resulta particularmente importante para comprender el envejecimiento químico de las emisiones de incendios, ya que las partículas contaminantes pueden modificar sus propiedades después de permanecer en la atmósfera, dependiendo de las reacciones que experimenten.
En el caso del catecol, los científicos comprobaron que la presencia de agua no actúa simplemente como un componente ambiental pasivo, sino que influye directamente sobre las rutas de transformación química.
El aire seco favorece la formación de compuestos nitrados
En condiciones de baja humedad, la oxidación del catecol mediante radicales nitrato favorece principalmente dos procesos: la nitración y la oligomerización.
La nitración implica la incorporación de grupos químicos que contienen nitrógeno a las moléculas orgánicas. La oligomerización, por su parte, permite que determinadas unidades moleculares se combinen para formar estructuras de mayor complejidad.
Los investigadores habían documentado previamente la formación de nitrocatecoles, dinitrocatecoles, oligómeros y otros productos de oxidación durante las reacciones nocturnas del catecol en condiciones secas.
Estos compuestos pueden contribuir a la formación de carbono marrón, conocido como brown carbon, una fracción de los aerosoles orgánicos caracterizada por su capacidad de absorber determinadas longitudes de onda de la radiación solar.
El carbono marrón es de interés para la ciencia atmosférica porque sus propiedades ópticas pueden influir en la manera en que las partículas interactúan con la luz.
La absorción de radiación por los aerosoles depende de su composición, tamaño y otras características, por lo que no todos los materiales orgánicos presentes en el humo se comportan de la misma manera.
Este tipo de complejidad también aparece en investigaciones sobre las interacciones moleculares que modifican la persistencia de los aerosoles orgánicos y su comportamiento en el ambiente.
Con más humedad, las moléculas siguen otra ruta química
El nuevo estudio identificó un cambio importante cuando aumentaba la humedad relativa durante la oxidación nocturna.
En lugar de mantener el predominio de las reacciones de nitración y oligomerización, el sistema comenzó a favorecer procesos de fragmentación oxidativa del anillo molecular.
El catecol contiene una estructura aromática que puede experimentar diferentes transformaciones químicas. Bajo condiciones de mayor humedad, los investigadores observaron una mayor importancia de las reacciones que fragmentan esa estructura y producen compuestos más oxigenados.
Entre los productos identificados se encuentran ácidos dicarboxílicos, sustancias orgánicas que contienen dos grupos carboxilo.
Este cambio significa que el mismo compuesto inicial puede dar lugar a mezclas químicas diferentes según la disponibilidad de agua durante su reacción con los radicales nitrato.
Los resultados también indican que no basta con conocer la identidad de un contaminante para anticipar completamente su evolución atmosférica.
Las condiciones ambientales que encuentra durante su transporte pueden modificar los mecanismos químicos predominantes y, por tanto, las características del material resultante.
La investigación no establece que el aumento de la humedad elimine la contaminación ni que convierta necesariamente el humo en una mezcla menos perjudicial. Demuestra un cambio en las rutas de reacción y en los productos químicos generados.
Cómo observaron los investigadores las transformaciones moleculares
Para estudiar las reacciones, Rana y Guzman combinaron diferentes técnicas analíticas capaces de aportar información complementaria sobre los compuestos presentes.
Entre ellas utilizaron espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier y espectroscopia ultravioleta-visible, además de mediciones mediante espectrometría de masas.
La espectroscopia infrarroja permite estudiar características de los enlaces y grupos funcionales de las moléculas. Las mediciones ultravioleta-visible aportan información sobre la absorción de radiación, mientras que la espectrometría de masas ayuda a identificar los productos químicos formados.
La combinación de estas técnicas permitió seguir la transformación del catecol y comparar los productos obtenidos bajo diferentes condiciones de humedad.
El procedimiento ofreció una descripción molecular de las rutas de oxidación que adquieren mayor importancia cuando aumenta la disponibilidad de agua.
Los resultados corresponden a una investigación experimental sobre mecanismos químicos. No constituyen mediciones directas de la composición de todas las columnas de humo presentes en la atmósfera ni permiten cuantificar por sí solos los efectos sanitarios de esas transformaciones.
Por qué la humedad puede cambiar el envejecimiento del humo
Las columnas de humo pueden atravesar ambientes con condiciones de humedad muy diferentes durante su desplazamiento.
Una masa de aire relativamente seca puede transformarse al entrar en contacto con regiones más húmedas. También pueden producirse variaciones durante el ciclo diario de temperatura y humedad.
El estudio indica que estos cambios ambientales pueden influir sobre la evolución química de los compuestos fenólicos presentes en las emisiones de biomasa.
En consecuencia, dos mezclas inicialmente semejantes podrían experimentar procesos de transformación diferentes si se encuentran bajo condiciones distintas durante la noche.
La composición final de los aerosoles orgánicos puede depender, entre otros factores, de las rutas de oxidación que predominen durante ese envejecimiento atmosférico.
Esta perspectiva complementa las investigaciones sobre los mecanismos que controlan el crecimiento y la transformación de partículas atmosféricas, un campo fundamental para comprender la evolución de la contaminación del aire.
La humedad relativa, por tanto, debe considerarse una variable activa en determinadas reacciones nocturnas y no únicamente una condición meteorológica que acompaña a los contaminantes.
El carbono marrón conecta la química del humo con la radiación
Uno de los aspectos relevantes de la investigación es la relación entre los productos de oxidación y las propiedades ópticas de los aerosoles.
Los compuestos nitroaromáticos y algunos productos oligoméricos generados bajo condiciones secas pueden contribuir a la formación de materiales capaces de absorber radiación en determinadas regiones del espectro.
Esto resulta importante porque la composición química de las partículas puede modificar su interacción con la energía solar.
Sin embargo, los investigadores no determinaron mediante este experimento cuánto cambiaría la temperatura atmosférica o el balance radiativo de una región como consecuencia de las reacciones observadas.
La investigación aporta información sobre los mecanismos moleculares que podrían intervenir en esos procesos, pero no equivale a una evaluación climática global.
También debe distinguirse entre la capacidad de una partícula para absorber luz y sus posibles efectos sobre la salud. Son propiedades relacionadas con dimensiones diferentes del comportamiento de los aerosoles y requieren estudios específicos.
La importancia de comprender estas transformaciones se aprecia igualmente en investigaciones sobre las reacciones químicas de los contaminantes que favorecen la formación de partículas en ambientes urbanos.
El nuevo trabajo amplía ese conocimiento al mostrar que el agua disponible puede modificar las rutas de oxidación de compuestos orgánicos vinculados con la quema de biomasa durante la noche.
Una investigación de 2026 sobre la química atmosférica nocturna
El estudio se titula Relative Humidity Modulates Nitration and Ring Fragmentation during Heterogeneous Oxidation of Catechol by Nitrate Radicals y fue publicado en 2026 en la revista Environmental Science & Technology.
Sus autores son Md. Sohel Rana y Marcelo I. Guzman, de la Universidad de Kentucky.
La investigación tiene el identificador científico DOI: 10.1021/acs.est.6c10536, que permite localizar el artículo original.
Los resultados fueron difundidos por la universidad el 28 de octubre de 2026.
El trabajo forma parte de una línea de investigación más amplia sobre la oxidación nocturna de compuestos fenólicos asociados con las emisiones de biomasa.
En un estudio complementario, los mismos investigadores habían demostrado que la reacción heterogénea entre el catecol y los radicales nitrato podía producir nitrocatecoles, oligómeros y carbono marrón en condiciones secas.
La nueva investigación introduce una variable adicional decisiva: el cambio de humedad relativa, que altera el equilibrio entre las rutas de nitración, oligomerización y fragmentación oxidativa.
Los resultados pueden contribuir al desarrollo de representaciones más precisas de la química nocturna de los aerosoles orgánicos en modelos atmosféricos.
Para ello será necesario establecer cómo se manifiestan estos mecanismos bajo condiciones ambientales reales, donde numerosas sustancias reaccionan simultáneamente y las partículas experimentan cambios continuos de temperatura, humedad y composición.
El hallazgo muestra que la desaparición de la luz solar no detiene la evolución química de la contaminación y que la cantidad de agua presente en el aire puede modificar de manera importante los compuestos que se forman durante ese proceso.
Fuentes referenciales:
Environmental Science & Technology — Investigación científica original de Rana y Guzman (2026)
ACS Earth and Space Chemistry — Estudio complementario sobre oxidación nocturna del catecol
Universidad de Kentucky — Comunicación científica del 28 de octubre de 2026
