La quema de carbón de los hogares rurales emite gases de bromo reactivos y halógenos particulados. Procesos diurnos asistidos por luz solar, posiblemente involucrando nitrato, activar el Br particulado para producir HOBr y BrCl. El BrCl también se produce por la reacción de HOBr con partículas de Cl durante el día y la noche. El BrCl se fotoliza a átomos de Cl y Br durante el día. Los COV son oxidados por átomos de Cl (principalmente en alcanos) y átomos de Br (principalmente en aldehídos) para producir ozono y aerosoles secundarios. Es más, Los átomos de Br aceleran significativamente la deposición de mercurio cerca de la fuente. La foto de fondo muestra el pueblo cercano y la ubicación del sitio de medición. Crédito:Chenglong Zhang y Pengfei Liu; RCEES, CAS
Los átomos de halógeno (Cl y Br) influyen fuertemente en la composición química atmosférica. Desde la década de 1970, Los científicos descubrieron que estos átomos eran responsables del agotamiento del ozono en la estratosfera y del ozono a nivel del suelo del Ártico. En la última decada, Existe un reconocimiento emergente de que los átomos de halógeno también juegan un papel importante en la química troposférica y la calidad del aire. Sin embargo, el conocimiento de los átomos de halógeno en las regiones continentales es aún incompleto.
"En la troposfera, Los átomos de halógeno pueden iniciar la oxidación de hidrocarburos que produce ozono, modificar la capacidad oxidativa, perturban el reciclaje de mercurio oxidando el mercurio elemental (Hg 0 ) a una forma altamente tóxica (HgII). Es más, Los átomos de Cl pueden eliminar el metano, un agente forzante del clima. La mayoría de los estudios previos en las regiones continentales se centraron en dos precursores de Cl, ClNO 2 y Cl 2 . Sin embargo, poco se sabe sobre la abundancia y el papel de los compuestos de bromo y otras formas de halógenos fotolizables en la troposfera continental contaminada, "dijo Tao Wang, profesor titular de la Universidad Politécnica de Hong Kong (HKPU).
Un equipo de investigadores chinos de HKPU, Universidad de Fudan, Centro de Investigación de Ciencias Ecoambientales de la Academia China de Ciencias, Universidad de Shandong y Universidad de Shandong Jianzhu, midió un conjunto de gases halógenos reactivos y otras sustancias químicas en el invierno de 2017 en un sitio rural contaminado en la provincia de Hebei, que con frecuencia sufre una grave contaminación del aire en invierno. Los datos fueron analizados por el equipo en colaboración con científicos de la Universidad Estatal de Colorado en los EE. UU. Instituto de Química Física Rocasolano del CSIC en España, y Univ Lyon, Universidad Claude Bernard Lyon 1, CNRS, IRCELYON en Francia.
Encontraron concentraciones sorprendentemente altas de cloruro de bromo (BrCl), y otros gases halógenos reactivos. La concentración máxima de BrCl es 10 veces mayor que el valor medido previamente en el Ártico. "Hasta donde sabemos, solo un estudio previo observó BrCl en uno, de 50, Pluma de una central eléctrica de carbón en los Estados Unidos. Aparte de eso, BrCl no se había informado fuera de las regiones polares, "dijo Xiang Peng, estudiante de posgrado en HKPU. "La medición precisa del halógeno reactivo es muy desafiante", agregó Weihao Wang, otro entonces estudiante de posgrado en HKPU, "estos compuestos se encuentran en concentraciones bajas, que requiere un instrumento sensible para detectar sus señales; también son difíciles de cuantificar debido a la dificultad de elaborar patrones de calibración y de reducir las posibles interferencias de otros productos químicos coexistentes en la atmósfera y los posibles artefactos en la entrada de muestreo ". el equipo superó estos desafíos a través de varias pruebas in situ y posteriores a la medición.
El equipo de investigación encontró pruebas sólidas de que la quema de carbón rural era una fuente importante de halógenos reactivos detectados al analizar su relación con dos trazadores de la quema de carbón (dióxido de azufre y selenio). el patrón diurno de los contaminantes del aire, y práctica de uso de energía de los aldeanos. También encontraron un importante proceso químico diurno, parcialmente por fotólisis de nitrato, que podría convertir haluros de inserción en gases halógenos reactivos (HOBr y BrCl) para mantener sus altas concentraciones diurnas a pesar de la corta vida útil del BrCl debido a la foto-disociación de la luz solar.
Luego, el equipo construyó un modelo que contenía la química de fase gaseosa halógena más actualizada y simuló el impacto del BrCl fotolizable observado. Cl 2 , ClNO 2 , Br 2 sobre la capacidad oxidativa que impulsa la producción de contaminantes como el ozono y las partículas. Sus resultados muestran que el BrCl contribuyó con aproximadamente el 55% de los átomos de bromo (Br) y cloro (Cl). Los átomos de halógeno (de BrCl y otros halógenos fotolizables) aumentaron la abundancia de oxidantes troposféricos 'convencionales' (OH, HO 2 , y RO 2 ) en un 26-73%, y una mayor oxidación de hidrocarburos en casi un factor de dos y la producción neta de ozono en un 55%. "Un aumento tan grande en la oxidación podría impulsar la producción de aerosoles orgánicos e inorgánicos secundarios, cuáles son los componentes principales de la PM que causa neblina 2.5 en el norte de China. Los átomos de Br del BrCl también podrían acelerar la producción y deposición de la forma tóxica de mercurio cerca de las regiones de origen, "añadió Tao Wang.
Los investigadores creen que el impacto significativo del halógeno demostrado en su sitio puede existir en otras áreas donde prevalece la quema incontrolada de carbón. como otras partes del norte de China, y en países como India y Rusia, que tienen una gran proporción de carbón en su combinación energética. Piden más investigación para comprender mejor la (s) fuente (s) y la extensión espacial del papel de la química de los halógenos en las regiones continentales contaminadas. También sugieren la necesidad de controlar los halógenos de la quema de carbón, además del reconocido CO 2 , azufre, nitrógeno, particulado y mercurio.
