A pesar de la importante amenaza para la salud que plantea la contaminación por partículas finas, los aspectos fundamentales de su formación y evolución continúan eludiendo a los científicos.
Esto es cierto especialmente para la fracción orgánica de partículas finas también llamado aerosol, muchas de las cuales se forman a medida que los gases orgánicos son oxidados por la atmósfera. Los modelos informáticos subestiman este llamado aerosol orgánico "secundario" SOA encomparación con las mediciones de campo, lo que indica que a los modelos les faltan algunas fuentes importantes o no describen los procesos físicos que conducen a la formación de SOA.
Una nueva investigación de la Universidad Carnegie Mellon en colaboración con la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica NOAA arroja luz sobre una fuente poco apreciada de SOA que puede ayudar a cerrar esta brecha de medición del modelo. Publicado en Ciencia y tecnología ambiental , el estudio muestra que los compuestos orgánicos volátiles COV que tradicionalmente no se consideran pueden contribuir tanto o más al SOA urbano que las fuentes como las emisiones de los vehículos y los gases respirados de las hojas de los árboles.
"Nuestro experimento muestra que, en áreas donde hay mucha gente, solo se puede explicar aproximadamente la mitad de la SOA vista en el campo con las emisiones tradicionales de vehículos y árboles", dijo Albert Presto, profesor de ingeniería mecánicay el autor correspondiente del estudio: "Atribuimos esa otra mitad a estos VOC no tradicionales".
En 2018, los investigadores de NOAA hicieron un chapoteo en la revista ciencia cuando detallaron cómo los VOC no tradicionales representan la mitad de todos los VOC en la atmósfera urbana en las ciudades de los EE. UU. Los VOC no tradicionales se originan a partir de una gran cantidad de diferentes productos químicos, industrias y productos para el hogar, incluidos pesticidas, recubrimientos y pinturas, agentes de limpiezae incluso productos para el cuidado personal, como los desodorantes. Estos productos suelen contener disolventes orgánicos cuya evaporación conduce a emisiones atmosféricas sustanciales de COV.
"Es un montón de cosas cotidianas que usamos", dijo Presto. "Cualquier cosa que use que esté perfumada contiene moléculas orgánicas, que pueden salir a la atmósfera y reaccionar" donde puede formar SOA.
La prevalencia de estos VOC representa un cambio de paradigma en la imagen SOA urbana. El sector del transporte ha sido durante mucho tiempo la fuente dominante de VOC en el aire urbano, pero las emisiones de vehículos en los EE. UU. Han disminuido drásticamente hasta 90% debido al tubo de escapeRegulaciones en las últimas décadas, incluso a medida que el consumo de combustible ha aumentado. A medida que los COV relacionados con el transporte se han desvanecido en importancia, los COV no tradicionales han comenzado a hacer una mayor contribución relativa a la atmósfera urbana. Mientras que la investigación de NOAA alertó a la comunidad científica atmosférica sobre elmagnitud de los VOC no tradicionales en entornos urbanos, solo podían plantear la hipótesis de que estos gases probablemente eran importantes para la formación de SOA; la idea aún necesitaba ser probada.
Sin embargo, probar cuánto se forma SOA a partir de estos no es una tarea fácil. La formación de SOA en la atmósfera se desarrolla en el transcurso de varios días, lo que dificulta el seguimiento del viaje de los gases emitidos a medida que se dispersan por los vientos y comienzan a reaccionarcon luz solar y otros oxidantes.
Rishabh Shah, un estudiante graduado que estudió con Presto y ahora trabaja en NOAA, construyó un reactor para evaluar el potencial total de formación de SOA dentro de una muestra de aire sin tener que rastrear ese aire con el tiempo.
"El reactor es como una aplicación en su teléfono inteligente para la formación de SOA", dijo Shah. "Usted toma una fotografía y la aplicación le muestra cómo se vería dentro de una década".
El reactor acelera el viaje sinuoso que realiza un gas al bombardearlo con oxidantes a concentraciones mucho más altas que las que se encuentran en la atmósfera. Esto simula físicamente en solo unos segundos todas las reacciones a las que está sujeta una molécula de gas en la atmósfera sobre elcurso de una semana. En solo un momento, el reactor de Shah puede evaluar todo el potencial del aire que muestrea para formar SOA.
El equipo montó su reactor en una camioneta, creando una plataforma móvil desde la cual podían acceder al aire desde diferentes entornos que contenían niveles variables de VOC no tradicionales. Estas ubicaciones incluían sitios a favor del viento desde una gran instalación industrial, al lado de un sitio de construcción,dentro de los profundos 'cañones de la calle' creados por los rascacielos de un centro de la ciudad, y entre los edificios de poca altura de un barrio urbano.
En lugares con grandes cantidades de VOC no tradicionales, el reactor formó grandes cantidades de SOA. Estas ubicaciones incluían tanto cañones urbanos en el centro como entre los rascacielos urbanos, ambos lugares donde la evaporación de productos de consumo como desodorantes y acondicionadores es alta, especialmente en la mañana. Los analizadores avanzados de gases a bordo de la plataforma móvil permitieron al equipo detectar la presencia de muchos de estos VOC no tradicionales.
Es importante destacar que, en estos lugares, los modelos estándar de computadora de última generación no podían predecir la cantidad total de SOA que observaron en su reactor. Sin embargo, en otros entornos con menos VOC no tradicionales, el modelo pudo exactamentepredecir cuánto SOA se formó en el reactor.
Juntas, estas pruebas forman un argumento convincente de que las emisiones de VOC no tradicionales son responsables de una cantidad significativa de SOA urbana. Presto estima que estas emisiones no tradicionales tienen aproximadamente la misma contribución que las emisiones combinadas de transporte y biosfera, en líneacon la hipótesis presentada por NOAA.
"Tradicionalmente, nos hemos centrado mucho en plantas de energía y vehículos para la calidad del aire, que se han vuelto mucho más limpios en los Estados Unidos", dijo Presto. "Lo que eso significa es que ahora, una cantidad sustancial de SOA proviene deesta otra categoría de 'todos los días, en todas partes' que realmente no se ha considerado hasta hace poco "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ingeniería, Universidad Carnegie Mellon . Original escrito por Ellis Robinson. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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