Todo verão, os meteorologistas divulgam notícias sobre nuvens de poeira africanas cruzando o sul dos Estados Unidos. E para a maioria das pessoas, é apenas poeira, mas para pesquisadores da Texas A&M University, é muito mais.
Pesquisadores desenvolveram um novo método chamado balanço de massa químico resolvido por isótopos para identificar partículas de poeira usando medições isotópicas. Sua nova pesquisa se baseia em estudos anteriores, onde identificaram e quantificaram a poeira determinando a composição elementar.

O estudo foi publicado recentemente na revista Environmental Science &Technology .

Para fazer esse trabalho, a equipe – especificamente Sourav Das, assistente de pesquisa e doutorando no Departamento de Engenharia Civil e Ambiental de Zachry – colaborou com Brent Miller, professor de geologia e geofísica da Texas A&M, e pesquisadores da Universidade de Miami.

"Somos um dos poucos grupos que estudam como essa poeira africana ou qualquer tipo de fonte de poeira global ou regional influencia a poluição do ar local, misturando-se com aerossóis de várias fontes próximas", disse o Dr. Shankar Chellam, professor de engenharia civil e ambiental. e A.P. e Florence Wiley Professor III. "Sourav teve que primeiro desenvolver um novo método instrumental para medir a composição isotópica e elementar da poeira e, em seguida, realizar a modelagem usando essas medições".

Anteriormente, os alunos de Chellam examinaram e determinaram a análise elementar da poeira africana, mas este novo método quantifica a composição isotópica de três metais diferentes que servem como marcadores únicos. Um elemento poderia ser rotulado simplesmente como estrôncio (um metal alcalino-terroso), mas os geoquímicos o rotulariam cuidadosamente como estrôncio 86 ou 87, dependendo da massa atômica, por exemplo. Para poeira, eles analisaram o neodímio, metal de terras raras, juntamente com estrôncio e háfnio.

Chellam sugeriu pensar na análise elementar como identificação de uma impressão digital completa. Mas este novo método é como identificar cada curva e sulco na impressão digital. Das acrescentou que a analogia é que fontes quimicamente semelhantes são como gêmeos com o mesmo rosto, mas cujas impressões digitais seriam únicas, que podem ser quantificadas usando isótopos.

"Como podemos melhorar a precisão de não apenas identificar a poeira africana, mas também quantificar suas contribuições (no ar) em níveis baixos antes da chegada da pluma principal e após sua partida?" perguntou Chellam. "Fazer isso é uma tarefa hercúlea. Se antes era difícil, agora é dez vezes mais difícil buscar baixas concentrações."

O rastreamento preciso e quantitativo da poeira do Saara em todo o mundo é essencial para explicar seus efeitos no clima da Terra, no ciclo da água e dos nutrientes e na saúde humana. Em estudos anteriores, amostras de ar foram coletadas de Barbados e Houston em momentos diferentes, mas este estudo é distinto porque eles rastrearam as mesmas nuvens de poeira da África a Houston usando imagens de satélite da NASA e modelos em grande escala.

“Ninguém jamais determinou esses três isótopos na poeira africana com relevância para a poluição do ar urbano, então não há modelo para isso”, disse Chellam. "Sourav teve que melhorar o modelo existente para adicionar a capacidade de modelar estatisticamente as impressões digitais isotópicas, além dos dados elementares".

Ao olhar para o solo da África ou Houston, a composição elementar é essencialmente a mesma. Mas indo mais fundo no reino dos isótopos, os pesquisadores quantificaram o quão diferente é o material crustal ressuspenso dos dois continentes, especialmente depois de cruzar o Oceano Atlântico.

"Descobrimos que quando você quantifica com precisão a poeira africana em Houston, também estamos medindo com precisão outras fontes", disse Das. "É mais um método universal. Se você tiver duas ou três fontes que parecem semelhantes devido à sua composição (por exemplo, poeira do norte da África e poeira ressuspensa em Houston), podemos distingui-las com mais precisão. Esse método de usar isótopos não é apenas aplicável a uma determinada área geográfica ou temática, mas é mais aplicável a qualquer local e muitos campos de poluição do ar”.

A poluição do ar pode ser causada pelo refino de petróleo em áreas industriais, veículos e fatores naturais como poeira e fumaça de incêndios, afetando a qualidade do ar. Segundo os pesquisadores, há uma clara necessidade de uma compreensão mais completa das propriedades químicas e físicas do ar para avaliar os possíveis impactos à saúde da poeira. Este método isotópico pode ser aplicado e implementado em qualquer área metropolitana ou remota na América do Norte, Europa e Ásia impactada por aerossóis do deserto.

"Existem inúmeras outras possibilidades onde podemos aplicar este método baseado em isótopos para quantificar aerossóis antropogênicos e naturais que poluem o ar urbano", disse Das. + Explorar mais

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