Por algumas semanas durante o verão de 2011, equipes de cientistas de todo o mundo convergiram em um pequeno pedaço de floresta de pinheiros ponderosa no Colorado para realizar um dos mais detalhados, extensa pesquisa da química atmosférica já tentada em um lugar, em muitos casos, usando novos dispositivos de medição criados especialmente para este projeto. Agora, após anos de análise, sua síntese abrangente das descobertas foi lançada esta semana.

As equipes, que incluiu um grupo do MIT usando um dispositivo recém-desenvolvido para identificar e quantificar compostos de carbono, relataram seus resultados combinados em um artigo no jornal Nature Geoscience . Jesse Kroll, Professor associado do MIT de engenharia civil e ambiental e de engenharia química, e James Hunter, um instrutor técnico do MIT no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais que era aluno de doutorado no grupo de Kroll no momento da pesquisa, foram o autor sênior e o autor principal, respectivamente, dos 24 contribuintes do relatório. A Professora Associada Colette Heald do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental também foi co-autora.

Os compostos orgânicos (contendo carbono) que estudaram naquele pedaço de floresta do Colorado desempenham um papel fundamental nos processos químicos atmosféricos que podem afetar a qualidade do ar, a saúde do ecossistema, e o próprio clima. No entanto, muitos desses processos permanecem mal compreendidos em sua complexidade do mundo real, e eles nunca foram amostrados com tanto rigor, estudado, e quantificado em um lugar antes.

“O objetivo era tentar entender a química associada ao material particulado orgânico em um ambiente florestal, "Kroll explica." Os vários grupos fizeram várias medições diferentes usando instrumentos de última geração que cada um de nós desenvolveu. "Ao fazer isso, eles foram capazes de preencher lacunas significativas no inventário de compostos orgânicos na atmosfera, descobrindo que cerca de um terço deles estavam na forma de compostos orgânicos semivoláteis e de volatilidade intermediária (SVOCs e IVOCs) anteriormente não medidos.

"Há muito suspeitamos que havia lacunas em nossas medições de carbono na atmosfera, "Kroll diz." Parecia haver mais aerossóis do que podemos explicar medindo seus precursores. "

A equipe do MIT, bem como alguns dos outros grupos de pesquisa, desenvolveram instrumentos que visavam especificamente esses compostos difíceis de medir, que Kroll descreve como "ainda na fase gasosa, mas pegajoso. "Sua pegajosidade torna difícil levá-los através de uma entrada para um dispositivo de medição, mas esses compostos podem desempenhar um papel significativo na formação e alteração de aerossóis, minúsculas partículas transportadas pelo ar que podem contribuir para a poluição ou para a nucleação de gotas de chuva ou cristais de gelo, afetando o clima da Terra.

“Alguns desses instrumentos foram usados ​​pela primeira vez nesta campanha, "Kroll diz. Ao analisar os resultados, que forneceu medições sem precedentes dos SVOCs e IVOCs, "Percebemos que tínhamos esse conjunto de dados que fornecia muito mais informações sobre compostos orgânicos do que antes. Ao reunir os dados de todos esses instrumentos em um único conjunto de dados, fomos capazes de descrever os compostos orgânicos na atmosfera de uma forma mais abrangente do que jamais foi possível, para descobrir o que realmente está acontecendo. "

É um desafio mais complicado do que pode parecer, apontam os pesquisadores. Um grande número de diferentes compostos orgânicos são constantemente emitidos por árvores e outra vegetação, que variam em sua composição química, suas propriedades físicas, e sua capacidade de reagir quimicamente com outros compostos. Assim que entram no ar, muitos dos compostos começam a oxidar, o que aumenta exponencialmente seu número e diversidade.

A campanha colaborativa para caracterizar as quantidades e reações desses diferentes compostos ocorreu em uma seção do Manitou Experimental Forest Observatory nas Montanhas Rochosas do Colorado. Cinco instrumentos diferentes foram usados ​​para coletar os dados sobre compostos orgânicos, e três deles nunca haviam sido usados ​​antes.

Apesar do progresso, Ainda há muito a ser feito, dizem os pesquisadores. Embora as medições de campo forneçam um perfil detalhado das quantidades de diferentes compostos ao longo do tempo, não conseguia identificar as reações e vias específicas que estavam transformando um conjunto de compostos em outro. Esse tipo de análise requer o estudo direto das reações em um ambiente de laboratório controlado, e esse tipo de trabalho está em andamento, no laboratório do MIT da Kroll e em outros lugares.

O preenchimento de todos esses detalhes tornará possível refinar a precisão dos modelos atmosféricos e ajudar a avaliar coisas como estratégias para mitigar problemas específicos de poluição do ar, de ozônio a partículas, ou para avaliar as fontes e mecanismos de remoção de componentes atmosféricos que afetam o clima da Terra.