Los incendios forestales están muy extendidos por todo el mundo. Ocurren en lugares donde las plantas son abundantes, como los furiosos incendios que arden actualmente en la Amazonía brasileña. Tal quema de biomasa (BB) puede ser una calamidad ambiental.

El humo de los eventos de BB produce grandes cantidades de partículas de aerosol y gases. Estas emisiones pueden causar importantes problemas de visibilidad y salud. así como para el clima local y global.

Se espera que las emisiones de BB aumenten en el futuro como resultado del cambio climático. Bolas de alquitrán, que son partículas de BB orgánicas microscópicas, se estima que contribuyen hasta el 30% de la masa de aerosol de BB. Debido a que los tarballs son dominantes, tipo de partícula de aerosol absorbente de luz en el humo BB, comprender su influencia en el clima es fundamental. Pero los detalles de cómo se forman e influyen en el cambio climático no han sido claros.

Investigador principal Kouji Adachi, actualmente trabaja en el Instituto de Investigaciones Meteorológicas en Tsukuba, Japón, fue investigador asociado postdoctoral desde 2005 hasta 2011 con el profesor Peter Buseck de la Escuela de Ciencias Moleculares y la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio de la Universidad Estatal de Arizona.

Su trabajo atrajo la atención de colegas del Laboratorio Nacional Brookhaven del Departamento de Energía en Upton, Nueva York. Investigadores principales, Arthur Sedlacek III y Lawrence Kleinman, con el apoyo del Programa de Ciencias Atmosféricas, estaban planificando la campaña de campo del Período operativo de quema de biomasa (BBOP), en el que un avión instrumentado mediría los cambios químicos rápidos en el humo de los incendios forestales.

Sedlacek y Kleinman se acercaron a Buseck para participar en BBOP, ya que la estrategia de muestreo proporcionó un laboratorio ideal en el cielo para estudiar la formación de bolas de alquitrán.

Los resultados, publicado en línea el 5 de septiembre de estan en un procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias artículo titulado "Las partículas esféricas de bolas de alquitrán se forman a través de cambios químicos y físicos rápidos de la materia orgánica en el humo de la quema de biomasa".

Las observaciones del equipo muestran que las bolas de alquitrán se forman a través de una combinación de cambios químicos y físicos de aerosoles orgánicos formados dentro de las primeras horas después de la producción de humo.

"Estoy tan contento de que los tarballs, el tema de este artículo, fueron reportados por primera vez en artículos de 2003 en los que un estudiante graduado de química de ASU, Li Jia, y asociado de investigación postdoctoral, Mihaly Posfai, fueron los principales contribuyentes; así, la Escuela de Ciencias Moleculares y la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio tuvieron un papel importante, "dijo Buseck.

Buseck, un profesor de ASU Regents, también recibe la medalla Roebling 2019 este mes, el premio más alto de la Mineralogical Society of America por su destacada investigación original en mineralogía.

"Este estudio de las partículas de alquitrán y los posibles efectos sobre el cambio climático muestra aún más la amplitud y diversidad de la investigación de Buseck, ", dijo el director de la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio, Meenakshi Wadhwa." De la geoquímica del estado sólido y la mineralogía, a la geoquímica atmosférica, a la cosmoquímica, continuamente demuestra ser un pionero en su campo ".

"Peter Buseck y su grupo han desarrollado el uso de microscopía electrónica de transmisión para estudiar minerales, meteoritos y partículas de aerosol de una manera singularmente interesante, "dijo el profesor Neal Woodbury, director de la Facultad de Ciencias Moleculares. "Los hallazgos actuales de su equipo sobre la formación de bolas de alquitrán son un buen ejemplo y mejorarán significativamente las evaluaciones de los impactos de la quema de biomasa en el clima regional y global".

Las bolas de alquitrán utilizadas en este estudio se recolectaron de grandes incendios forestales muestreados durante la campaña BBOP en el verano de 2013 en el noroeste de los Estados Unidos. Usando un avión de investigación Gulfstream-1, El equipo recolectó partículas de aerosol de incendios forestales en vuelos repetidos a través de columnas de humo. Formas y composiciones de más de 10, 000 partículas se midieron mediante microscopía electrónica de transmisión, con análisis químico detallado de bolas de alquitrán realizado mediante espectroscopia de rayos X de transmisión de barrido.

El análisis revela que la fracción de partículas de aerosol que son bolas de alquitrán aumenta con la edad de las partículas. Además, las proporciones de nitrógeno y oxígeno en relación con el potasio, y la redondez de las partículas, también aumentan con la edad de las partículas.

En resumen, Se espera que las emisiones de BB, incluidas las bolas de alquitrán, aumenten en las próximas décadas como resultado del cambio climático. Este estudio revela su proceso de formación a través de análisis químicos y microfísicos. Los hallazgos se pueden utilizar para mejorar la interpretación del humo de BB a partir de datos satelitales y observaciones terrestres al considerar la forma de la bola de alquitrán. viscosidad y cambios de composición durante el envejecimiento y para proporcionar mejores estimaciones de sus efectos en modelos climáticos.