Cada verano, los meteorólogos lanzan noticias sobre columnas de polvo africanas que cruzan el sur de los Estados Unidos. Y para la mayoría de las personas, es solo polvo, pero para los investigadores de la Universidad Texas A&M, es mucho más.

Los investigadores han desarrollado un nuevo método llamado balance de masa química resuelto por isótopos para identificar partículas de polvo utilizando mediciones isotópicas. Su nueva investigación se basa en estudios previos en los que identificaron y cuantificaron el polvo determinando la composición elemental.

El estudio fue publicado recientemente en Environmental Science &Technology .

Para hacer este trabajo, el equipo, específicamente Sourav Das, asistente de investigación y estudiante de doctorado en el Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de Zachry, colaboró ​​​​con Brent Miller, profesor de geología y geofísica en Texas A&M, e investigadores de la Universidad de Miami.

"Somos uno de los pocos grupos que estudia cómo este polvo africano o cualquier tipo de fuente de polvo global o regional influye en la contaminación del aire local al mezclarse con aerosoles de varias fuentes próximas", dijo el Dr. Shankar Chellam, profesor de ingeniería civil y ambiental. y AP y Florence Wiley Profesor III. "Sourav tuvo que desarrollar primero un nuevo método instrumental para medir la composición isotópica y elemental del polvo y luego realizar el modelado usando estas medidas".

Previamente, los estudiantes de Chellam examinaron y determinaron el análisis elemental del polvo africano, pero este nuevo método cuantifica la composición isotópica de tres metales diferentes que sirven como trazadores únicos. Un elemento podría etiquetarse simplemente como estroncio (un metal alcalinotérreo), pero los geoquímicos lo etiquetarían cuidadosamente como estroncio 86 u 87, según la masa atómica, por ejemplo. En busca de polvo, analizaron el neodimio, un metal de tierras raras, junto con el estroncio y el hafnio.

Chellam sugirió pensar en el análisis elemental como la identificación de una huella dactilar completa. Pero este nuevo método es como identificar cada curva y surco en la huella dactilar. Das agregó que la analogía es que las fuentes químicamente similares son como gemelos con la misma cara, pero cuyas huellas digitales serían únicas, lo que se puede cuantificar usando isótopos.

"¿Cómo mejoramos la precisión de no solo identificar el polvo africano sino también cuantificar sus contribuciones (en el aire) en niveles bajos antes de la llegada de la columna principal y después de su partida?" Chellam preguntó. "Hacer eso es una tarea hercúlea. Si antes era difícil, ahora es diez veces más difícil perseguir bajas concentraciones".

El seguimiento preciso y cuantitativo del polvo del Sahara en todo el mundo es esencial para explicar sus efectos en el clima de la Tierra, el ciclo del agua y los nutrientes y la salud humana. En estudios anteriores, se recolectaron muestras de aire de Barbados y Houston en diferentes momentos, pero este estudio es distinto porque rastrearon las mismas columnas de polvo desde África hasta Houston utilizando imágenes satelitales de la NASA y modelos a gran escala.

"Nadie ha determinado nunca estos tres isótopos en el polvo africano con relevancia para la contaminación del aire urbano, por lo que no existe un modelo para eso", dijo Chellam. "Sourav tuvo que mejorar el modelo existente para agregar la capacidad de modelar estadísticamente las huellas dactilares isotópicas además de los datos elementales".

Al mirar el suelo de África o Houston, la composición elemental es esencialmente la misma. Pero profundizando en el reino de los isótopos, los investigadores han cuantificado cuán diferente es el material de la corteza resuspendida de los dos continentes, especialmente después de cruzar el Océano Atlántico.

"Descubrimos que cuando cuantificas con precisión el polvo africano en Houston, también estamos midiendo con precisión otras fuentes", dijo Das. "Es más un método universal. Si tiene dos o tres fuentes que parecen similares debido a su composición (por ejemplo, polvo del norte de África y polvo resuspendido en Houston), podemos distinguirlas con mayor precisión. Este método de usar isótopos no es solo aplicable a un área geográfica o temática en particular, pero es más aplicable a cualquier lugar y muchos campos de contaminación del aire".

La contaminación del aire puede ser causada por la refinación de petróleo en áreas industriales, vehículos y factores naturales como el polvo y el humo de los incendios, que afectan la calidad del aire. Según los investigadores, existe una clara necesidad de una comprensión más completa de las propiedades químicas y físicas del aire para evaluar los posibles impactos del polvo en la salud. Este método isotópico se puede aplicar e implementar en cualquier área metropolitana o remota de América del Norte, Europa y Asia afectada por los aerosoles del desierto.

"Existen muchas otras posibilidades en las que podemos aplicar este método basado en isótopos para cuantificar los aerosoles antropogénicos y naturales que contaminan el aire urbano", dijo Das. + Explora más

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