La neblina marrón que se cierne sobre la Ciudad de México está compuesta en gran parte por carbón marrón. Formado a través de una compleja mezcla de sustancias químicas de origen natural y contaminantes en la atmósfera, El carbón marrón es muy absorbente de luz. Mirando la foto imagínate parado en la calle bajo esta bruma:es un manto de calor con un olor desagradable. Esta manta no solo afecta el bienestar de los residentes que viven bajo su hechizo, afecta el equilibrio de energía entre la Tierra y el sol. Comprender su impacto ayudará a los científicos a incorporar el carbono marrón en los modelos que ayudan a proyectar los impactos climáticos. Crédito:Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico
Ubicuo pero misterioso. Absorbente de luz, partículas que contienen carbono, también conocido como carbón marrón, prevalecen en la atmósfera pero son muy variables. Los científicos están trabajando para llenar las lagunas de conocimiento sobre cómo se forman, sus propiedades químicas, y cuánta luz absorben.
Un equipo de investigación dirigido por el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico llevó a cabo experimentos controlados en la cámara ambiental de PNNL para imitar las reacciones químicas que tienen lugar en la atmósfera. Observaron el impacto de diferentes ingredientes de partículas (precursores), las condiciones de reacción (temperatura y luz), y la cantidad de humedad atmosférica (humedad relativa) sobre la formación y el envejecimiento del carbón marrón. Los resultados sugieren que el carbón marrón se formó a partir de La contaminación causada por el hombre podría tener un impacto significativo en el balance energético de la Tierra. Más lejos, su trabajo indica la necesidad de revisar cuidadosamente cómo se representa el carbono marrón en los modelos climáticos.
Hay dos tipos de partículas atmosféricas que contienen carbono (orgánicas) y ambas son muy buenas para absorber la luz solar; por lo tanto, importante considerar como calentadores atmosféricos. Las partículas de carbono negro son partículas finas emitidas por la quema a alta temperatura principalmente de combustibles fósiles, como en los motores diesel. Las partículas de carbón marrón son emitidas por la combustión de materiales orgánicos, o biomasa, como incendios naturales o provocados por el hombre, residuos de cultivos, y limpieza de tierras. Sin embargo, Investigaciones recientes han demostrado que el carbón marrón también se puede formar cuando mezclas de sustancias químicas naturales y artificiales reaccionan juntas en la atmósfera en presencia de luz solar para producir aerosoles orgánicos "secundarios" (SOA). La investigación sugiere que este carbono marrón secundario podría tener impactos significativos en el clima local o regional, proporcionando nuevos conocimientos sobre cómo evaluar mejor los impactos de SOA en modelos climáticos.
Se muestra al Dr. John Shilling de pie en la cámara ambiental de vanguardia de PNNL, utilizado por los científicos para simular, en condiciones controladas, las reacciones químicas y procesos microfísicos que ocurren en la atmósfera natural. Los datos generados en este laboratorio se utilizan para reducir la incertidumbre asociada con la representación del ciclo de vida de los aerosoles orgánicos en los modelos climáticos. La Cámara de Investigación Atmosférica está ubicada en el Laboratorio de Medidas Atmosféricas en Richland, Washington. Crédito:Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico
El equipo de investigación de PNNL, incluyendo colaboradores de la Universidad de Concordia, llevó a cabo una serie de experimentos en la cámara ambiental de PNNL para investigar los efectos de varios parámetros bien controlados sobre la absorción de carbón marrón, incluidos los tipos de precursores de carbono orgánico volátil, concentraciones de óxido nítrico, Niveles de humedad relativa y exposición a la luz (tiempo de envejecimiento por fotólisis). Además de utilizar el espectrómetro basado en solución para medir la absorción de luz, también aplicaron técnicas de espectrometría de masas para profundizar en las composiciones químicas de los productos SOA. Estas mediciones combinadas proporcionan información sobre ambos índices de refracción, o coeficientes de absorción de luz del carbón marrón y sus propiedades químicas.
Los investigadores están planeando un análisis más detallado de las composiciones químicas que responden a la absorción de luz. Los mecanismos inherentes de formación de SOA, que se ven sustancialmente alterados por las condiciones ambientales, son una vía adicional de investigación.
