Fumul incendiilor ar putea crește producția de ozon toxic în orașe

Fumul incendiilor și poluarea aerului urban scot la iveală ceea ce este mai rău unul în celălalt.

Pe măsură ce incendiile de vegetație se declanșează, își transformă combustibilul ars într-un cocktail chimic complex de fum. Mulți dintre acești compuși din aer, inclusiv ozonul, provoacă scăderea calității aerului pe măsură ce vântul transportă ceața mocnitoare peste orașe. Dar exact modul în care – și în ce măsură – contribuie emisiile de incendii sălbatice la nivelul de ozon în aval de vânt a incendiilor a fost o chestiune de dezbatere de ani de zile, spune Joel Thornton, om de știință în atmosferă la Universitatea Washington din Seattle.

Un nou studiu a dezvăluit acum chimia evazivă din spatele producției de ozon în penele de incendiu sălbatic. Descoperirile sugerează că amestecarea fumului de incendiu cu oxizi de azot – gaze toxice găsite în evacuarea mașinilor – ar putea pompa nivelul de ozon în zonele urbane, au raportat cercetătorii pe 8 decembrie în Progresele științei.

Ozonul atmosferic este o componentă majoră a smog-ului care poate declanșa probleme respiratorii la oameni și animale sălbatice (SN: 1/4/21). Multe ingrediente pentru producerea ozonului – cum ar fi compuși organici volatili și oxizi de azot – pot fi găsite în fumul de incendiu, spune Lu Xu, un chimist atmosferic aflat în prezent la Laboratorul de Științe Chimice al Administrației Naționale Oceanografice și Atmosferice din Boulder, Colorado. Dar o listă de ingrediente nu este suficient pentru a reproduce rețeta de ozon a unui incendiu sălbatic. Așa că Xu și colegii au urcat pe cer pentru a observa chimia în acțiune.

Printr-un proiect comun cu NASA și NOAA, cercetătorii au lucrat cu campania de zbor Influența focului asupra mediilor regionale și globale și a calității aerului pentru a transforma un avion într-un laborator zburător. În iulie și august 2019, echipa de zbor a colectat mostre de aer din peisaje mocnite din vestul Statelor Unite. Pe măsură ce avionul trecea cu capul cap prin penele, instrumentele de la bord au înregistrat tipurile și cantitățile fiecărei molecule detectate în ceață. Întrerupându-se și ieșind din fum în timp ce acesta se deplasa în aval de vânt dinspre flăcări, echipa a analizat, de asemenea, modul în care compoziția chimică a penei s-a schimbat în timp.

Folosind aceste măsurători împreună cu modelele vântului și combustibilul de la fiecare incendiu eșantionat, cercetătorii au creat o ecuație simplă pentru a calcula producția de ozon din emisiile de incendii. „Am luat o întrebare complexă și i-am dat un răspuns simplu”, spune Xu, care a făcut munca în timp ce era la Caltech.

După cum era de așteptat, cercetătorii au descoperit că emisiile de incendii sălbatice conțin o gamă amețitoare de compuși organici și specii de oxid de azot, printre alte molecule care contribuie la formarea ozonului. Cu toate acestea, analiza lor a arătat că concentrația de oxizi de azot scade în ore după ce pluma este măturată în aval de vânt. Fără acest ingredient cheie, producția de ozon încetinește substanțial.

Poluarea aerului din orașe și din alte zone urbane este plină de gaze nocive. Așadar, atunci când fumul de incendiu se întinde peste peisajele urbane, o creștere a oxizilor de azot ar putea porni din nou producția de ozon, spune Xu.

Într-un sezon tipic de incendiu, astfel de amestecuri ar putea crește nivelul de ozon cu până la 3 părți per miliard în vestul Statelor Unite, estimează cercetătorii. Această concentrație este cu mult sub standardul de siguranță al sănătății al Agenției pentru Protecția Mediului din SUA de 70 de părți per miliard, dar creșterea progresivă ar putea încă reprezenta un risc pentru sănătatea persoanelor care sunt expuse în mod regulat la fumat, spune Xu.

Odată cu schimbările climatice crescând frecvența și intensitatea incendiilor de vegetație, acest nou mecanism de producere a ozonului are implicații importante pentru calitatea aerului urban, spune Qi Zhang, un chimist atmosferic la Universitatea din California, Davis, care nu a fost implicat în studiu (SN: 18/09/2020). Ea spune că lucrarea oferă o „verigă lipsă importantă” între emisiile de incendii și chimia ozonului.

Descoperirile pot reprezenta, de asemenea, o provocare pentru factorii de decizie de mediu, spune Thornton, care nu a fost implicat în cercetare. Deși autoritățile de stat și locale stabilesc reglementări stricte pentru a limita ozonul atmosferic, fumul de incendiu poate submina aceste strategii, spune el. Acest lucru ar putea face mai dificil pentru orașe, în special din vestul Statelor Unite, să respecte standardele de ozon EPA, în ciuda reglementărilor privind calitatea aerului.