Por ser o primeiro a acompanhar totalmente a mudança química das moléculas de carbono no ar, um professor da Virginia Tech poderia mudar a forma como estudamos os poluentes, poluição, e emissões para a atmosfera.

Gabriel Isaacman-VanWertz, cientista-chefe em um novo estudo publicado em Química da Natureza e professor assistente no departamento de engenharia civil e ambiental da Virginia Tech, estabeleceu um método de rastreamento de reações entre o ar e os compostos à base de carbono - uma façanha que até então era esquiva para os pesquisadores.

Esta nova descoberta pode permitir aos pesquisadores estudar a poluição, poluição, e neblina de uma forma abrangente, apoiado por dados que descrevem com precisão o comportamento de um composto ao longo do tempo.

“Existem dezenas de milhares de compostos diferentes na atmosfera, "Isaacman-VanWertz disse." Em geral, o foco do meu trabalho é estudar a química de como essas dezenas de milhares de compostos interagem entre si e mudam com o tempo. "

Quando um certo composto é introduzido na atmosfera, ele reage quimicamente para formar outros compostos e moléculas ao longo do tempo, explica Isaacman-VanWertz, que começou esta pesquisa como pesquisador de pós-doutorado no Instituto de Tecnologia de Massachusetts com o co-autor do estudo Jesse Kroll.

Isaacman-VanWertz está particularmente focado em estudar a maneira como a atmosfera interage com os compostos orgânicos - os compostos contendo carbono que constituem todas as coisas vivas. Grandes quantidades desses compostos são emitidos por fontes naturais e atividades humanas.

Qualquer coisa com cheiro emite compostos orgânicos:cítricos, vinagre, removedor de esmalte, e gasolina, por exemplo. Uma vez que esses compostos emitidos entram na atmosfera, eles mudam de maneiras complexas para formar centenas ou milhares de outros compostos.

Anteriormente, rastrear a forma como o carbono muda ao entrar na atmosfera tem sido um desafio. Graças às ferramentas desenvolvidas na última década, este estudo descobriu que a medição completa de carbono na atmosfera agora é possível, embora ainda exija instrumentos de última geração e uma análise cuidadosa.

Para este projeto, Isaacman-VanWertz estudou o cheiro de pinho, que é feito de um composto orgânico conhecido como pineno.

Isaacman-VanWertz e seus colaboradores no MIT usaram cinco espectrômetros - equipamentos avançados que classificam os produtos químicos por suas massas e os átomos que eles contêm - para medir as características do carbono dentro de um saco de Teflon da altura de uma pessoa em um clima controlado, quarto equipado com luz negra.

Quando eles ligaram as luzes negras, foi como ligar o sol, Isaacman-VanWertz disse. A luz do "sol" estimulou a química do pineno dentro da câmara e simulou as reações que ocorreriam na atmosfera.

Cada espectrômetro foi encarregado de coletar um determinado conjunto de dados ao longo da reação decorrida, como rastrear faixas específicas de compostos químicos. Uma das partes mais difíceis deste experimento foi colocar todas essas medições na mesma escala, Isaacman-VanWertz disse. Compreender os detalhes específicos e as medições de cada instrumento pode ser tão complexo, ele disse, há alunos de doutorado escrevendo teses inteiras sobre esses tópicos.

Isaacman-VanWertz e seus colaboradores conseguiram, pela primeira vez, rastrear totalmente o carbono nas moléculas de pineno do início ao fim, à medida que elas sofriam mudanças químicas, como aconteceriam na atmosfera. Os átomos de carbono no pineno não desaparecem após sua introdução inicial na atmosfera - eles se transformam em centenas de compostos diferentes por meio de uma cascata de reações químicas.

Embora a mistura inicial de compostos formados a partir de reações de pineno seja muito complexa, todo o carbono foi encontrado para terminar em "reservatórios" que são relativamente estáveis ​​e não reagem mais na atmosfera.

O que mais, o processo é provavelmente semelhante para outros compostos à base de carbono. Isaacman-VanWertz escolheu o pineno porque ele foi amplamente estudado, para que ele pudesse usar o trabalho anterior para dar sentido às suas observações.

Embora o pineno seja emitido naturalmente, seu comportamento é comparável o suficiente para antecipar melhor a forma como outros compostos, como aqueles em poluentes, poluição, e neblina, vai reagir no ar. Entender isso ajuda a "pintar um quadro geral da atmosfera, "Isaacman-VanWertz disse.

Por exemplo, esses resultados ajudarão outros pesquisadores a entender como os poluentes de uma usina de energia podem se transformar na atmosfera e impactar uma comunidade a favor do vento.

"Se você pode entender como a química acontece, então você pode entender quais tipos de poluentes estarão na atmosfera com base em quão longe de uma fonte poluente você está, "Isaacman-VanWertz explicou.

Isaacman-VanWertz espera que outros pesquisadores construam sobre os resultados deste estudo. Ele quer saber se a tendência dos compostos emitidos de terminarem como componentes atmosféricos de vida longa é geralmente aplicável a outros compostos e como esse processo pode coexistir ou competir com outros processos que ocorrem na atmosfera.