Come si misura un composto chimico che dura meno di un secondo nell'atmosfera?

Questa è la domanda a cui i chimici atmosferici hanno cercato di rispondere per decenni. Il composto:radicali idrossilici, noti anche come radicali OH. Queste sostanze chimiche ossidanti sono vitali per il delicato equilibrio chimico dell'atmosfera, agendo come depuratori d'aria naturali per rimuovere dall'atmosfera composti organici e gas serra come formaldeide e metano. Ma i radicali OH avviano anche reazioni che portano a inquinanti secondari che influiscono sulla salute umana e sul clima, come il particolato organico e l'ozono.

I ricercatori hanno discusso se gli inquinanti emessi dalle attività umane, in particolare ossidi di azoto (NOx), può influenzare i livelli di radicali OH in un'atmosfera incontaminata, ma quantificare quel rapporto è stato difficile. Ora, ricercatori della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) hanno quantificato l'effetto dell'inquinamento da NOx sui radicali OH nella foresta pluviale amazzonica.

La ricerca è pubblicata su Progressi scientifici .

Mentre una foresta pluviale remota e apparentemente scarsamente popolata potrebbe sembrare un posto strano per studiare gli effetti dell'inquinamento umano, l'Amazzonia è in realtà sede di una delle città in più rapida crescita al mondo:Manaus, Brasile. Manaus, con più di 2 milioni di persone, ha visto un boom in una serie di settori, dalla raffinazione del petrolio e la produzione chimica alla produzione di telefoni cellulari, costruzione navale e turismo.

Questa crescita ha portato a notevoli quantità di inquinamento rilasciato nell'atmosfera e quando si sposta sottovento e incontra l'aria incontaminata della foresta pluviale, crea un laboratorio reale per i chimici atmosferici. Quel laboratorio è il luogo perfetto per studiare l'impatto dell'inquinamento sulle concentrazioni di OH, come è facile distinguere l'aria regionale non inquinata, dall'aria che era passata sopra Manaus.

"Poiché siamo riusciti a contrastare l'aria non inquinata con l'aria inquinata, questa ricerca ci ha dato una grande opportunità per capire come l'inquinamento da attività umana influenzerà la chimica atmosferica, soprattutto con la continua urbanizzazione delle aree boschive, " disse Yingjun Liu, un ex studente laureato presso SEAS e primo autore del documento.

I ricercatori hanno misurato i livelli di isoprene, un composto chimico emesso naturalmente dagli alberi, così come i livelli dei principali prodotti di ossidazione OH dell'isoprene. All'aumentare della concentrazione di OH, il rapporto tra i prodotti di ossidazione e l'isoprene aumenta nell'atmosfera. I ricercatori sono stati in grado di dedurre le concentrazioni di OH dal rapporto misurato prodotto-genitore, utilizzando un modello delicato che ha tenuto conto di molti fattori di confusione.

I ricercatori hanno raccolto dati nella regione della foresta pluviale, circa 70 km sottovento di Manaus, durante le stagioni umide e secche del 2014. I ricercatori hanno scoperto che accompagnando l'aumento della concentrazione di NOx dall'inquinamento urbano, il picco diurno delle concentrazioni di OH nella foresta pluviale è salito alle stelle, aumento di almeno il 250 per cento.

"La nostra ricerca mostra che la capacità di ossidazione sulle foreste tropicali è suscettibile alle emissioni di NOx antropogeniche, " ha detto scozzese Martin, il Gordon McKay Professor of Environmental Science and Engineering e Professor of Earth and Planetary Sciences presso SEAS e autore senior dell'articolo. "Nel futuro, se le tendenze alla deforestazione e all'urbanizzazione continueranno, questi livelli aumentati di concentrazioni di OH nell'atmosfera amazzonica potrebbero portare a cambiamenti nella chimica atmosferica, formazione di nubi, e pioggia".