¿Cómo se mide un compuesto químico que dura menos de un segundo en la atmósfera?

Esa es la pregunta que los químicos atmosféricos han estado tratando de responder durante décadas. El compuesto:radicales hidroxilo, también conocidos como radicales OH. Estos químicos oxidantes son vitales para el delicado equilibrio químico de la atmósfera, actuando como depuradores de aire naturales para eliminar compuestos orgánicos y gases de efecto invernadero como el formaldehído y el metano de la atmósfera. Pero los radicales OH también inician reacciones que conducen a contaminantes secundarios que afectan la salud humana y el clima. tales como materia orgánica particulada y ozono.

Los investigadores han estado debatiendo si los contaminantes emitidos por las actividades humanas, en particular óxidos de nitrógeno (NOx), puede afectar los niveles de radicales OH en una atmósfera prístina, pero cuantificar esa relación ha sido difícil. Ahora, Investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson han cuantificado el efecto de la contaminación por NOx en los radicales OH en la selva amazónica.

La investigación se publica en Avances de la ciencia .

Si bien una selva tropical remota y aparentemente escasamente poblada puede parecer un lugar extraño para estudiar los efectos de la contaminación humana, el Amazonas es en realidad el hogar de una de las ciudades de más rápido crecimiento en el mundo:Manaus, Brasil. Manaos, con más de 2 millones de personas, ha experimentado un auge en una variedad de industrias, desde el refinado de petróleo y la fabricación de productos químicos hasta la fabricación de teléfonos móviles, construcción naval y turismo.

Ese crecimiento ha llevado a que se liberen cantidades sustanciales de contaminación a la atmósfera y cuando se mueve a favor del viento y se encuentra con el aire prístino de la selva tropical, crea un laboratorio del mundo real para los químicos atmosféricos. Ese laboratorio es el lugar perfecto para estudiar el impacto de la contaminación en las concentraciones de OH, ya que es fácil distinguir el aire regional no contaminado, del aire que había pasado sobre Manaos.

"Debido a que pudimos contrastar el aire no contaminado con el aire contaminado, esta investigación nos ha brindado una gran oportunidad para comprender cómo la contaminación de la actividad humana afectará la química atmosférica, especialmente con la urbanización continua de áreas boscosas, "dijo Yingjun Liu, ex estudiante de posgrado en SEAS y primer autor del artículo.

Los investigadores midieron los niveles de isopreno, un compuesto químico emitido naturalmente por los árboles, así como los niveles de los principales productos de oxidación OH del isopreno. A medida que aumenta la concentración de OH, la relación entre los productos de oxidación y el isopreno aumenta en la atmósfera. Los investigadores pudieron inferir las concentraciones de OH a partir de la relación producto-padre medida, utilizando un modelo delicado que tuvo en cuenta muchos factores de confusión.

Los investigadores recopilaron datos en la región de la selva tropical, unos 70 km a favor del viento de Manaus, durante las estaciones húmedas y secas de 2014. Los investigadores encontraron que, junto con el aumento de la concentración de NOx de la contaminación urbana, las concentraciones máximas de OH durante el día en la selva se dispararon, aumentando al menos en un 250 por ciento.

"Nuestra investigación muestra que la capacidad de oxidación de los bosques tropicales es susceptible a las emisiones antropogénicas de NOx, "dijo Scot Martin, el profesor Gordon McKay de Ciencias e Ingeniería Ambientales y profesor de Ciencias de la Tierra y Planetarias en SEAS y autor principal del artículo. "En el futuro, si continúan las tendencias de deforestación y urbanización, Estos niveles elevados de concentraciones de OH en la atmósfera del Amazonas podrían provocar cambios en la química atmosférica, formación de nubes, y lluvia ".