A névoa marrom que paira sobre a Cidade do México é composta em grande parte por carbono marrom. Formado por uma mistura complexa de produtos químicos poluentes e de origem natural na atmosfera, o carbono marrom é altamente absorvente de luz. Olhando para a foto, imagine ficar na rua sob essa névoa:é um cobertor quente com um odor desagradável. Este cobertor não afeta apenas o bem-estar dos residentes que vivem sob seu feitiço, afeta o equilíbrio de energia entre a Terra e o sol. Compreender seu impacto ajudará os cientistas a inserir carbono marrom nos modelos, ajudando a projetar os impactos climáticos. Crédito:Pacific Northwest National Laboratory
Onipresente, mas misterioso. Absorvente de luz, partículas contendo carbono, também conhecido como carbono marrom, são predominantes na atmosfera, mas altamente variáveis. Os cientistas estão trabalhando para preencher as lacunas de conhecimento em como eles se formam, suas propriedades químicas, e quanta luz eles absorvem.
Uma equipe de pesquisa liderada pelo Pacific Northwest National Laboratory conduziu experimentos controlados na câmara ambiental do PNNL para simular as reações químicas que ocorrem na atmosfera. Eles observaram o impacto de diferentes ingredientes de partículas (precursores), as condições de reação (temperatura e luz), e a quantidade de umidade atmosférica (umidade relativa) na formação e envelhecimento do carbono marrom. Os resultados sugerem que o carbono marrom formado de comum, a poluição causada pelo homem pode ter um impacto significativo no balanço de energia da Terra. Avançar, seu trabalho indica a necessidade de revisitar cuidadosamente como o carbono marrom é representado nos modelos climáticos.
Existem dois tipos de partículas atmosféricas contendo carbono (orgânicas) e ambos são muito bons em absorver a luz solar - portanto, importante considerar como aquecedores atmosféricos. As partículas de carbono negro são partículas finas emitidas pela queima de alta temperatura principalmente de combustíveis fósseis, como em motores diesel. Partículas de carbono marrom são emitidas pela combustão de materiais orgânicos, ou biomassa, como incêndios naturais ou causados pelo homem, resíduo de colheita, e desmatamento. Contudo, pesquisas recentes mostraram que o carbono marrom também pode ser formado quando misturas de produtos químicos naturais e feitos pelo homem reagem na atmosfera na presença de luz solar para produzir aerossóis orgânicos "secundários" (SOA). A pesquisa sugere que este carbono marrom secundário pode ter impactos significativos no clima local ou regional, fornecendo novos insights sobre como avaliar melhor os impactos de SOA em modelos climáticos.
Dr. John Shilling é mostrado em pé na câmara ambiental de ponta do PNNL, usado por cientistas para simular, em condições controladas, as reações químicas e processos microfísicos que ocorrem na atmosfera natural. Os dados gerados neste laboratório são usados para reduzir a incerteza associada à representação do ciclo de vida do aerossol orgânico em modelos climáticos. A Câmara de Pesquisa Atmosférica está localizada no Laboratório de Medições Atmosféricas em Richland, Washington. Crédito:Pacific Northwest National Laboratory
A equipe de pesquisa PNNL, incluindo colaboradores da Concordia University, conduziu uma série de experimentos na câmara ambiental do PNNL para investigar os efeitos de vários parâmetros bem controlados na absorção de carbono marrom, incluindo tipos de precursores de carbono orgânico volátil, concentrações de óxido nítrico, níveis de umidade relativa e exposição à luz (tempo de envelhecimento por fotólise). Além de usar o espectrômetro baseado em solução para medir a absorção de luz, eles também aplicaram técnicas de espectrometria de massa para se aprofundar nas composições químicas dos produtos SOA. Essas medições combinadas fornecem informações sobre ambos os índices de refração, ou coeficientes de absorção de luz do carbono marrom e suas propriedades químicas.
Os pesquisadores estão planejando uma análise mais detalhada das composições químicas que respondem à absorção da luz. Os mecanismos de formação SOA inerentes, que são substancialmente alterados pelas condições ambientais, são uma via adicional de investigação.
