Pesquisadores do Instituto Paul Scherrer PSI estudaram pela primeira vez como as reações químicas nas nuvens podem influenciar o clima global. Eles descobriram que o isopreno, o composto orgânico não metano dominante emitido para a atmosfera, pode contribuir fortemente para a formação de aerossóis orgânicos nas nuvens. Eles publicaram seus resultados hoje no jornal Avanços da Ciência .

Aerossóis, uma mistura de partículas sólidas ou líquidas suspensas no ar, desempenham um papel importante no clima da Terra. Os aerossóis são originários de fontes naturais ou humanas. Eles influenciam o equilíbrio da radiação da Terra ao interagir com a luz do sol e formar nuvens. Contudo, seu efeito continua sendo a incerteza mais significativa nos modelos climáticos.

Uma substância muito comum na atmosfera é o isopreno, um composto orgânico cujas reações na fase gasosa são relativamente bem compreendidas. O isopreno é liberado pelas árvores e pode produzir aerossóis quando é oxidado. Como o isopreno e seus produtos de reação reagem nas gotículas da nuvem ainda é amplamente desconhecido. É por isso que pesquisadores do Instituto Paul Scherrer PSI usaram um tipo de reator de fluxo com paredes úmidas, junto com os espectrômetros de massa mais avançados, para investigar o que poderia estar acontecendo quimicamente dentro das nuvens pela primeira vez em condições atmosféricas relevantes.

"Nossa configuração experimental nos permite, pela primeira vez, investigar com precisão a distribuição de vapores orgânicos na interface ar-água em condições quase ambientais, "diz Houssni Lamkaddam, Pesquisadora do Laboratório de Química Atmosférica do PSI. "Com nosso aparelho, agora podemos simular o que acontece nas nuvens. "

O que exatamente acontece nas nuvens?

No aparato especial, um chamado reator de molhagem, uma fina película de água é mantida no interior de um tubo de quartzo. Uma mistura de gases contendo, entre outras substâncias, isopreno, ozônio, e os chamados radicais hidroxila são alimentados no cilindro de vidro. Lâmpadas UV são instaladas ao redor do cilindro de vidro para simular as condições da luz do dia para alguns dos experimentos.

Usando esta configuração, os pesquisadores descobriram que até 70% dos produtos da oxidação do isopreno podem ser dissolvidos no filme de água. A oxidação aquosa subsequente das espécies dissolvidas produz quantidades substanciais de aerossóis orgânicos secundários. Com base nessas análises, eles calcularam que as reações químicas que ocorrem nas nuvens são responsáveis ​​por até 20% dos aerossóis orgânicos secundários em escala global.

“Esta é mais uma contribuição importante para um melhor entendimento dos processos na atmosfera, "resume Urs Baltensperger, chefe científico do Laboratório de Química Atmosférica do PSI. O balanço de radiação da Terra é um fator muito importante em todo o processo climático e, portanto, também nas mudanças climáticas. "E os aerossóis desempenham um papel crucial nisso, "diz o cientista atmosférico. Enquanto os aerossóis formam gotículas de nuvem, esta pesquisa mostra que as nuvens também podem formar aerossóis por meio da química aquosa de vapores orgânicos, um processo que é bem conhecido em relação aos aerossóis de sulfato, mas aqui também é mostrado para a fração orgânica. Esta nova configuração experimental, desenvolvido no PSI, abre a possibilidade de investigar a formação de aerossóis em nuvens sob condições quase atmosféricas para que esses processos possam ser incluídos em modelos climáticos.