Incêndios florestais naturais criam grandes plumas de fumaça que são transportadas a centenas de quilômetros de distância na atmosfera, expondo muitas pessoas a poluentes que afetam a saúde pública.

Todo ano, milhares de hectares de terra são engolfados por incêndios florestais em todo o mundo. Apenas durante os primeiros três trimestres de 2020, mais de 2,6 milhões de hectares no oeste dos Estados Unidos foram consumidos por incêndios. Como a biomassa nas árvores, arbustos, Relva, e turfa são queimadas, grandes quantidades de fumaça, fuligem, e outros poluentes são lançados na atmosfera. A fumaça pode subir vários quilômetros de altitude e se espalhar por grandes regiões continentais, poluindo o ar de áreas distantes. Por exemplo, muitos residentes nos estados da Califórnia, Washington e Oregon experimentaram recentemente a má qualidade do ar da fumaça nebulosa.

O professor de química Marcelo Guzman da University of Kentucky lidera um projeto de pesquisa da National Science Foundation, que está estudando como as emissões da queima de biomassa, incluindo incêndios florestais, mudar com o tempo na atmosfera para criar novos produtos químicos que afetam a saúde das sociedades e o clima da Terra. Guzman, junto com o estudante de graduação Sohel Rana, estudou cuidadosamente em laboratório a química atmosférica heterogênea dos metoxifenóis, que estão entre as moléculas mais abundantes emitidas durante a queima de biomassa. A equipe destacou que quando os metoxifenóis reagem nas interfaces, ou seja, como na superfície de nuvens e nevoeiro, bem como partículas de aerossol da poluição, os processos de transferência de elétrons e prótons são favorecidos para converter rapidamente moléculas aromáticas em produtos altamente solúveis em água.

'Quando você olha para os mecanismos que esses metoxifenóis sofrem quando expostos ao gás ozônio de fundo e radicais livres de hidroxila durante o transporte atmosférico, você pode começar explicando a observação comum de ácidos carboxílicos multifuncionais como espécies abundantes em muitas partículas no ar que respiramos. O relatório identifica canais de reação únicos que podem ser usados ​​para distinguir a contribuição do processamento atmosférico de emissões de queima de biomassa sobre outras fontes possíveis de ácidos carboxílicos multifuncionais, 'disse o Prof. Guzman. 'O trabalho não é apenas fundamentalmente interessante, mas identifica assinaturas específicas para a transformação diurna de metoxifenóis emitidos por incêndios florestais à medida que envelhecem na atmosfera.'

Para fazer isso, os pesquisadores usaram um instrumento especial em laboratório que replica a reação rápida entre os marcadores metoxifenóis da queima de biomassa e o gás ozônio na interface do ar com gotículas de água de tamanho micrométrico. Eles então variam as concentrações e a acidez nos experimentos para ver como a química interfacial muda para diferentes condições que ocorrem no ambiente.

'Estamos tentando entender as transformações dominantes dos metoxifenóis da fumaça na atmosfera, determinar sua vida útil, e estabelecer como eles evoluem quimicamente nas interfaces, 'disse o Prof. Guzman. “Queremos contribuir com uma nova compreensão de seus impactos na saúde humana e no clima. As moléculas antigas são mais tóxicas? Como as mudanças estruturais das moléculas contribuem para criar partículas que interagem com a luz solar afetando o clima? '

Uma descoberta importante do trabalho é que o material liberado por incêndios florestais pode se tornar mais solúvel em água e provavelmente tóxico ao longo das duas semanas em que a fumaça pode ser transportada para a atmosfera. Enquanto no ar, os metoxifenóis na fumaça reagem com o ozônio e os radicais hidroxila para se tornarem oxidados e altamente reativos. Uma pessoa que respira esses compostos reativos pode sofrer dano oxidativo das células, especialmente nas vias respiratórias e nos pulmões. Além disso, esses compostos reativos podem tornar algumas pessoas mais suscetíveis a outros problemas de saúde.

O prof. Guzman afirma ainda que caracterizar o processamento químico da poluição por incêndios florestais e queima de lenha doméstica pode ajudar a determinar se o chamado carbono marrom da fuligem emitida pelos incêndios contribui ou não para absorver mais calor do sol. 'Embora as muitas moléculas pequenas no carbono marrom possam ser fotobranqueadas rapidamente, as moléculas maiores são muito mais resistentes, possivelmente contribuindo para aquecer a atmosfera, ' ele disse.