Aire y Polución Contaminación ambiental Europa Medio Ambiente

Los investigadores aprovechan el aire poco común, y valioso, para revelar el impacto de la contaminación


Hace cinco años, en marzo de 2014, los investigadores pasaron tres horas a bordo de un vaporoso avión de investigación Gulfstream-1 mientras zigzagueaba entre el aire prístino sobre la selva amazónica y el aire contaminado cercano. 


Laboratorio de Ciencias Moleculares Ambientales


Fue como un viaje hacia atrás (y adelante) a través del tiempo, ya que los científicos se entremezclaron entre dos configuraciones muy diferentes, capturando muestras de aire características del entorno industrial actual, así como muestras de aire no contaminado, como antes de la era industrial.

Un equipo internacional de científicos dirigido por Manish Shrivastava, del Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste, analizó algunos de los datos y descubrió que la contaminación causada por el hombre estimula la producción de partículas de cambio climático conocidas como aerosoles orgánicos secundarios mucho más de lo que se pensaba. El equipo publicó sus resultados en Nature Communications .

Los hallazgos ilustran cómo la contaminación de los automóviles, las centrales eléctricas y otras fuentes se combina con las emisiones naturales de los árboles en el Amazonas para estimular un aumento notable de partículas pequeñas que pueden reflejar o absorber la luz solar, ayudar a crear nubes, cambiar los patrones de lluvia y determinar cómo fluye el carbono entre la tierra y la atmósfera, todo con efectos dramáticos en nuestro planeta.

El resultado proviene de una campaña de investigación, conocida como GOAmazon, dirigida por la Instalación de investigación de medición de radiación atmosférica, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía. La campaña se centró en la región cercana y alrededor de Manaus, una ciudad brasileña de más de 2 millones de personas que está rodeada de bosques tropicales por cientos de millas. Los científicos se refieren al vasto dosel del bosque alrededor de Manaus como un «Océano Verde», que da al nombre de la campaña sus primeras letras.

La región ofrece un entorno de investigación difícil de encontrar en cualquier otro lugar del mundo. En un lado de un límite indefinido hay una selva tropical recta con aire cristalino y niveles de 300 partículas de aerosol por centímetro cúbico; en el otro lado está el aire sobre Manaus, con concentraciones de partículas 100 veces más altas debido a la actividad humana.

«Para entender realmente cómo la contaminación ha influido en la atmósfera, debemos comparar la atmósfera de hoy con los tiempos anteriores a la era industrial», dijo Shrivastava. «Esto es un desafío; por supuesto, no podemos retroceder en el tiempo. Pero el Amazonas es uno de los pocos lugares en la tierra donde podemos estudiar la química atmosférica tanto en el pasado como en el presente simultáneamente».

En ese día soleado, hace cinco años, el avión ARM paseaba de un lado a otro del límite, volando a la longitud de un campo de fútbol cada segundo, tomando muestras de aire de la prístina y luego contaminadas.

«La región ofrece un maravilloso laboratorio natural para comprender cómo las emisiones antropogénicas tienen un impacto en la química atmosférica y el clima», dijo Shrivastava.

Si bien solo una pequeña porción de nuestro planeta brinda una oportunidad única para este estudio, los hallazgos se aplican a la química atmosférica que tiene lugar en cualquier lugar de la Tierra en todo momento.

Esta química está detrás de los aromas refrescantes de un prado forestal o flores frescas. Cuando esos olores golpean nuestro nervio olfativo, en realidad estamos detectando una variedad de gases, como el isopreno y los terpenos que contienen carbono, que son emitidos naturalmente por los árboles y otra vegetación. Los gases contribuyen al ozono y otras formas de neblina que afectan la cantidad de luz solar que llega a la Tierra.

Cuando estas emisiones naturales de carbono interactúan en la luz solar con el óxido de nitrógeno, que se emite naturalmente de los suelos pero también es un producto común en gran parte emitido por la actividad humana, uno de los resultados es la formación de pequeñas partículas conocidas como aerosoles orgánicos secundarios. A pesar de que los aerosoles son pequeños, mucho más pequeños que el ancho de un cabello humano, no son muy buenos para el clima de la tierra. Son un componente importante en los ciclos de energía y carbono del planeta, determinando en parte el destino de la vasta reserva de carbono del planeta y cómo fluye entre la tierra y la atmósfera.

Shrivastava y sus colegas trataron de aprender cómo las emisiones antropogénicas aumentan la producción de estas partículas de carbono que se producen de forma natural, lo extenso que son los efectos de la actividad humana para estimular la transformación de los gases expulsados ​​de la vegetación a estas poderosas partículas que cambian el clima.

El equipo integró estos datos con otras mediciones de laboratorio para desarrollar un modelo informático avanzado para simular reacciones químicas que forman partículas en la atmósfera. El modelo cumple una doble función, reproduciendo tanto la química preindustrial como la actual. La mayoría de los modelos se han creado en gran medida basándose en las condiciones actuales; Las mediciones de Amazon proporcionan información sobre las condiciones químicas preindustriales que mejoraron las capacidades predictivas del modelo.

El equipo descubrió que el óxido de nitrógeno emitido por actividades humanas como el tráfico y las refinerías de petróleo promueve la creación de estas partículas a partir del carbono de los bosques naturales mucho más de lo que se pensaba, lo que provoca un aumento promedio de entre el 60 y el 200 por ciento e incluso hasta el 400 por ciento en algunos países. casos. Eso se compara con el 20 por ciento estimado previamente por los científicos en base a datos en ubicaciones continentales más contaminadas.

El equipo también mostró que la mayoría de estas partículas secundarias que contienen carbono se formaron por este fenómeno.

«El impacto de la contaminación en la creación de aerosoles orgánicos secundarios ha sido muy difícil de eliminar», dice Shrivastava. «Nuestros hallazgos indican que la atmósfera de la Tierra en muchas ubicaciones continentales ya ha sido alterada sustancialmente por las actividades humanas, y hay un impacto mucho mayor y general del que se ha apreciado».

En su artículo, Shrivastava y los otros autores concluyen: «Nuestros resultados proporcionan una imagen clara de cómo es probable que las emisiones antropogénicas tengan una formación de SOA [aerosol orgánico secundario] biogénica muy modificada desde tiempos preindustriales sobre la Tierra, e implican que la rápida urbanización en el futuro años podrían mejorar sustancialmente la formación de SOA biogénica en las regiones boscosas prístinas de la Amazonia «.

Shrivastava es uno de los muchos científicos en todo el mundo que están creando modelos informáticos complejos para explicar la atmósfera y el sistema terrestre. Describe la atmósfera como «un gran reactor químico que procesa constantemente emisiones tanto naturales como humanas, y a su vez afecta tanto al clima como a la salud humana».


Más información: Manish Shrivastava et al. La contaminación urbana mejora en gran medida la formación de aerosoles naturales sobre la selva amazónica, Nature Communications (2019). DOI: 10.1038 / s41467-019-08909-4Información de la revista: Nature CommunicationsProporcionado por el Laboratorio de Ciencias Moleculares Ambientales