A poluição do ozônio perto da superfície da Terra é um dos principais ingredientes da poluição do verão. Também não é mensurável diretamente do espaço devido à abundância de ozônio na atmosfera, que obscurece as medições do ozônio de superfície. Uma nova pesquisa financiada pela NASA desenvolveu uma maneira de usar medições de satélite dos gases precursores que contribuem para a formação de ozônio para diferenciar entre três conjuntos diferentes de condições que levam à sua produção. Essas observações também podem auxiliar os gestores da qualidade do ar na avaliação das abordagens mais eficazes para programas de redução de emissões que irão melhorar a qualidade do ar.

Ao contrário de sua presença em grandes altitudes, onde o ozônio atua como protetor solar da Terra contra a radiação ultravioleta prejudicial, em baixas altitudes, O ozônio é um perigo para a saúde que contribui para problemas respiratórios como asma e bronquite. É formado por reações químicas complexas iniciadas pela luz solar e envolvendo dois tipos de gases, compostos orgânicos voláteis (VOC) e óxidos de nitrogênio (NOx). Ambos são representados no estudo por um gás principal de cada tipo, o VOC formaldeído e NO2, que são mensuráveis ​​do espaço pelo instrumento de monitoramento de ozônio holandês-finlandês a bordo do satélite Aura da NASA, lançado em 2004.

"Estamos usando dados de satélite para analisar a química do ozônio do espaço, "disse o autor principal Xiaomeng Jin do Observatório Terrestre Lamont-Doherty da Universidade de Columbia em Palisades, Nova york. Sua pesquisa foi publicada em Journal of Geophysical Research:Atmospheres , uma publicação da American Geophysical Union.

Com uma combinação de modelos de computador e observações baseadas no espaço, ela e seus colegas usaram as concentrações de moléculas precursoras de ozônio para inferir se a produção de ozônio aumenta mais na presença de NOx, VOCs, ou uma mistura dos dois, para um determinado local. Suas regiões de estudo se concentraram na América do Norte, Europa e Leste Asiático durante os meses de verão, quando a luz solar abundante desencadeia as taxas mais altas de formação de ozônio. Para entender seu impacto na formação de ozônio, Jin e sua equipe investigaram se VOC ou NOx era o ingrediente que mais limitava a formação de ozônio. Se as emissões dessa molécula forem reduzidas, então a formação de ozônio será reduzida - informação crítica para os gestores da qualidade do ar.

"Estamos perguntando, 'Se eu pudesse reduzir VOCs ou NOx, qual vai me dar o maior retorno em termos de quantidade de ozônio que podemos evitar de se formar na baixa atmosfera? '", disse a co-autora e química atmosférica Arlene Fiore em Lamont-Doherty, que também é membro da Equipe de Ciências Aplicadas de Saúde e Qualidade do Ar da NASA, que financiou parcialmente este trabalho e promove a colaboração entre cientistas e gerentes de qualidade do ar.

Os resultados mostram que as cidades da América do Norte, Europa e Leste Asiático, são mais frequentemente limitados por VOC ou em um estado de transição entre VOC e NOx limitados. Além disso, o registro de dados de 12 anos de observações de satélite mostra que as circunstâncias de um local podem mudar. Por exemplo, em 2005, a produção de ozônio da cidade de Nova York durante a estação quente foi limitada por VOCs, mas, em 2015, ele havia feito a transição para um sistema limitado de NOx devido à redução das emissões de NOx resultantes de controles implementados em nível regional e nacional. Esta transição significa que futuras reduções de NOx provavelmente diminuirão ainda mais a produção de ozônio, disse Jin.

Compostos orgânicos voláteis ocorrem em alto volume naturalmente, emitido por algumas plantas, incluindo certas espécies de árvores. Eles também podem surgir de vapores de tinta, limpando produtos, e pesticidas, e são um subproduto da queima de combustíveis fósseis em fábricas e automóveis. Os óxidos de nitrogênio são um subproduto da queima de combustíveis fósseis e são abundantes nas cidades, produzido por usinas de energia, fábricas, e carros. Como os VOCs têm uma grande fonte natural durante o verão no leste dos Estados Unidos, por exemplo, planos de redução de emissões nas últimas duas décadas nesta região se concentraram em NOx, que é esmagadoramente produzido por atividades humanas.

Métodos baseados no espaço para monitorar a química do ozônio complementam as medições baseadas na superfície feitas por agências de gerenciamento de qualidade do ar. A vista do espaço oferece cobertura consistente de áreas amplas, e fornece dados para regiões que podem não ter estações terrestres.