Apesar da proeminente ameaça à saúde representada pela poluição por partículas finas, aspectos fundamentais de sua formação e evolução continuam a iludir os cientistas.

Isso é verdade especialmente para a fração orgânica de partículas finas (também chamadas de aerossol), muitos dos quais se formam como gases orgânicos são oxidados pela atmosfera. Os modelos de computador subestimam este chamado aerossol orgânico "secundário" (SOA) em comparação com as medições de campo, indicando que os modelos não possuem algumas fontes importantes ou não descrevem os processos físicos que levam à formação de SOA.

Uma nova pesquisa da Carnegie Mellon University em colaboração com a National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) lança luz sobre uma fonte pouco apreciada de SOA que pode ajudar a fechar essa lacuna de medição do modelo. Publicado em Ciência e Tecnologia Ambiental , o estudo mostra que os compostos orgânicos voláteis (COVs) não tradicionalmente considerados podem contribuir tanto ou mais para a SOA urbana quanto há muito contabilizados por fontes como emissões de veículos e gases respirados de folhas de árvores.

"Nosso experimento mostra que, em áreas onde você tem muitas pessoas, você só pode explicar cerca de metade do SOA visto em campo com as emissões tradicionais de veículos e árvores, "disse Albert Presto, professor de engenharia mecânica e autor correspondente do estudo. "Atribuímos essa outra metade a esses VOCs não tradicionais."

Em 2018, pesquisadores da NOAA marcaram presença na revista Ciência quando eles detalharam como os VOCs não tradicionais representam metade de todos os VOCs na atmosfera urbana nas cidades dos EUA. VOCs não tradicionais se originam de uma série de produtos químicos diferentes, indústrias, e produtos domésticos, incluindo pesticidas, revestimentos e tintas, agentes de limpeza, e até produtos de higiene pessoal, como desodorantes. Esses produtos normalmente contêm solventes orgânicos cuja evaporação leva a emissões atmosféricas substanciais de VOCs.

"É um monte de coisas do dia a dia que usamos, "disse Presto." Qualquer coisa que você use que seja perfumada contém moléculas orgânicas, que pode sair para a atmosfera e reagir "onde pode formar SOA.

A prevalência desses VOCs representa uma mudança de paradigma no quadro SOA urbano. O setor de transporte sempre foi a fonte dominante de VOCs no ar urbano, mas as emissões dos veículos nos EUA diminuíram drasticamente (até 90%) devido aos regulamentos do tubo de escape nas últimas décadas, mesmo com o aumento do consumo de combustível. À medida que os VOCs relacionados ao transporte perderam sua proeminência, COVs não tradicionais começaram a representar uma contribuição relativa maior para a atmosfera urbana. Enquanto a pesquisa da NOAA alertou a comunidade científica atmosférica para a magnitude dos VOCs não tradicionais em ambientes urbanos, eles podiam apenas supor que esses gases eram provavelmente importantes para a formação de SOA; a ideia ainda precisava ser testada.

Testar a quantidade de formulários SOA desses não é uma tarefa fácil, Contudo. A formação de SOA na atmosfera ocorre ao longo de vários dias, tornando difícil rastrear a jornada dos gases emitidos à medida que são dispersos pelos ventos e começam a reagir com a luz do sol e outros oxidantes.

Rishabh Shah, um estudante de graduação que estudou com Presto e agora trabalha na NOAA, construiu um reator para avaliar o potencial total para a formação de SOA dentro de uma amostra de ar sem ter que rastrear esse ar ao longo do tempo.

"O reator é como um aplicativo em seu smartphone para a formação de SOA, "disse Shah." Você tira uma foto e o aplicativo mostra como você seria daqui a uma década. "

O reator acelera a jornada sinuosa de um gás, bombardeando-o com oxidantes em concentrações muito mais altas do que as encontradas na atmosfera. Isso simula fisicamente em apenas alguns segundos todas as reações às quais uma molécula de gás está sujeita na atmosfera ao longo de uma semana. Em apenas um momento, O reator de Shah pode avaliar todo o potencial do ar que amostra para formar SOA.

A equipe montou seu reator em uma van, criando uma plataforma móvel a partir da qual eles pudessem acessar o ar de diferentes configurações contendo níveis variados de VOCs não tradicionais. Esses locais incluíam sites a favor do vento de uma grande instalação industrial, próximo a um canteiro de obras, dentro dos profundos 'desfiladeiros de rua' criados pelos arranha-céus do centro de uma cidade, e entre prédios baixos de um bairro urbano.

Em locais com grandes quantidades de VOCs não tradicionais, o reator formou grandes quantidades de SOA. Esses locais incluíam desfiladeiros de rua no centro e entre os prédios urbanos baixos, ambos os lugares onde a evaporação de produtos de consumo, como desodorantes e condicionadores, é alta, especialmente pela manhã. Analisadores de gás avançados a bordo da plataforma móvel permitiram que a equipe detectasse a presença de muitos desses VOCs não tradicionais.

Mais importante, nesses locais, os modelos de computador padrão de última geração não podiam prever a quantidade total de SOA que observaram em seu reator. Contudo, em outros ambientes com menos VOCs não tradicionais, o modelo foi capaz de prever com precisão quanto SOA se formou no reator.

Juntos, essas evidências formam um argumento convincente de que as emissões não tradicionais de VOC são responsáveis ​​por uma quantidade significativa de SOA urbana. Presto estima que essas emissões não tradicionais têm aproximadamente a mesma contribuição que as emissões de transporte e da biosfera combinadas, em linha com a hipótese apresentada pela NOAA.

"Tradicionalmente, focamos muito em usinas de energia e veículos para a qualidade do ar, que ficaram muito mais limpos nos EUA ", disse Presto." O que isso significa é que agora, uma quantidade substancial de SOA vem desse outro 'todos os dias, categoria em todos os lugares que realmente não foi considerada até recentemente. "