Os incêndios florestais estão espalhados por todo o mundo. Eles ocorrem em lugares onde as plantas são abundantes - como os incêndios violentos que atualmente queimam na Amazônia brasileira. Essa queima de biomassa (BB) pode ser uma calamidade ambiental.

A fumaça dos eventos BB produz grandes quantidades de partículas de aerossol e gases. Essas emissões podem causar grandes problemas de visibilidade e saúde, bem como para o clima local e global.

Espera-se que as emissões do BB aumentem no futuro como resultado das mudanças climáticas. Tarballs, que são partículas de BB orgânicas microscópicas, estima-se que contribuam com até 30% da massa do aerossol BB. Porque tarballs são dominantes, tipo de partícula de aerossol que absorve luz na fumaça do BB, compreender sua influência no clima é crucial. Mas os detalhes de como eles se formam e influenciam as mudanças climáticas não são claros.

Pesquisador sênior Kouji Adachi, atualmente trabalhando no Instituto de Pesquisa Meteorológica em Tsukuba, Japão, foi um associado de pesquisa de pós-doutorado de 2005 a 2011 com o Professor Peter Buseck da Escola de Ciências Moleculares da Universidade do Estado do Arizona e da Escola de Exploração da Terra e do Espaço.

Seu trabalho atraiu a atenção de colegas do Laboratório Nacional de Brookhaven, do Departamento de Energia, em Upton, Nova york. Investigadores principais, Arthur Sedlacek III e Lawrence Kleinman, com apoio do Programa de Ciências Atmosféricas, estavam planejando a campanha de campo do Período Operacional de Queima de Biomassa (BBOP), em que um avião equipado com instrumentos mede mudanças químicas rápidas na fumaça de um incêndio florestal.

Sedlacek e Kleinman abordaram Buseck sobre a participação no BBOP, como a estratégia de amostragem forneceu um laboratório ideal no céu para estudar a formação de tarball.

Os resultados, publicado online em 5 de setembro, estão em um Proceedings of the National Academy of Sciences artigo intitulado "Partículas esféricas de tarball se formam por meio de rápidas mudanças químicas e físicas da matéria orgânica na fumaça da queima de biomassa."

As observações da equipe mostram que as bolas de alcatrão se formam por meio de uma combinação de mudanças químicas e físicas de aerossóis orgânicos formados nas primeiras horas após a produção da fumaça.

"Estou tão feliz que tarballs, o assunto deste artigo, foram relatados pela primeira vez em artigos de 2003 em que um estudante de graduação em química da ASU, Li Jia, e associado de pesquisa de pós-doutorado, Mihaly Posfai, foram os principais contribuintes; assim, a Escola de Ciências Moleculares e a Escola de Exploração da Terra e do Espaço tiveram um papel importante, "disse Buseck.

Buseck, um professor regentes da ASU, também está recebendo a Medalha Roebling 2019 este mês, o maior prêmio da Mineralogical Society of America por excelente pesquisa original em mineralogia.

"Este estudo de partículas de tarball e os possíveis efeitos sobre as mudanças climáticas mostra ainda mais a amplitude e a diversidade da pesquisa de Buseck, "disse o diretor da Escola de Exploração Terrestre e Espacial, Meenakshi Wadhwa." Da geoquímica e mineralogia de estado sólido, à geoquímica atmosférica, à cosmoquímica, ele continuamente prova ser um pioneiro em seu campo. "

"Peter Buseck e seu grupo desenvolveram o uso de microscopia eletrônica de transmissão para estudar minerais, meteoritos e partículas de aerossol de uma forma singularmente interessante, "disse o professor Neal Woodbury, diretor da Escola de Ciências Moleculares. "As descobertas atuais de sua equipe sobre a formação de tarball são um bom exemplo e irão melhorar significativamente as avaliações dos impactos da queima de biomassa no clima regional e global."

Os alvos usados ​​neste estudo foram coletados de grandes incêndios florestais amostrados durante a campanha do BBOP no verão de 2013 no noroeste dos Estados Unidos. Usando um avião de pesquisa Gulfstream-1, a equipe coletou partículas de aerossol de incêndio florestal em voos repetidos através de plumas de fumaça. Formas e composições de mais de 10, 000 partículas foram medidas usando microscopia eletrônica de transmissão, com análise química detalhada de tarballs realizada usando espectroscopia de raios-X de transmissão de varredura.

A análise revela que a fração de partículas de aerossol que são tarballs aumenta com a idade das partículas. Além disso, as taxas de tarball de nitrogênio e oxigênio em relação ao potássio, e a circularidade das partículas, também aumentam com a idade das partículas.

Resumindo, Espera-se que as emissões do BB, incluindo tarballs, aumentem nas próximas décadas como resultado das mudanças climáticas. Este estudo revela seu processo de formação por meio de análises químicas e microfísicas. Os resultados podem ser usados ​​para melhorar a interpretação da fumaça de BB a partir de dados de satélite e observações terrestres, considerando a forma de tarball, viscosidade e mudanças composicionais durante o envelhecimento e para fornecer melhores estimativas de seus efeitos em modelos climáticos.