Oitenta e cinco por cento do ar da Terra reside na camada mais baixa da sua atmosfera, ou troposfera. No entanto, permanecem lacunas importantes na nossa compreensão da química atmosférica que impulsiona as mudanças na composição da troposfera.



Uma lacuna especialmente importante no conhecimento é a formação e prevalência de aerossóis orgânicos secundários (SOAs), que impactam o equilíbrio de radiação do planeta, a qualidade do ar e a saúde humana. Mas essa lacuna está a diminuir – devido às descobertas inovadoras de uma equipa internacional de investigadores liderada pelo Laboratório Nacional Argonne do Departamento de Energia dos EUA (DOE), pelos Laboratórios Nacionais Sandia e pelo Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da NASA.

Os cientistas detalham suas descobertas em um novo artigo publicado na Nature Geosciences .

A equipe se concentrou em uma classe de compostos conhecidos como intermediários Criegee (CIs). Os pesquisadores suspeitam que os ICs desempenham um papel crítico na formação de SOAs quando se combinam por meio de um processo denominado oligomerização. Mas ninguém tinha identificado diretamente as assinaturas químicas deste processo no campo – até agora.

Usando os métodos mais avançados disponíveis para detectar moléculas em fase gasosa e aerossóis na atmosfera, a equipe fez medições de campo na floresta amazônica, uma das áreas SOA mais importantes da Terra. Lá, eles encontraram evidências claras consistentes com reações de um composto intermediário de Criegee contendo carbono, hidrogênio e oxigênio (CH₂ OO).

“Esta descoberta é extremamente significativa porque fomos capazes de fazer conexões diretas entre o que realmente vimos em campo, o que previmos que estava acontecendo com a oligomerização de CIs e o que fomos capazes de caracterizar em laboratório e determinar teoricamente”, explicou Rebecca L. . Caravan, químico assistente em Argonne e primeiro autor do artigo.

Estas observações de campo constituem apenas um componente da ciência inovadora possibilitada pela colaboração entre os laboratórios.

"Além das medições de campo, conseguimos empregar os métodos experimentais mais avançados do mundo para caracterizar diretamente as reações intermediárias de Criegee. Usamos a cinética teórica mais avançada para prever reações que não podemos medir diretamente. E aproveitamos o modelagem química global mais avançada para avaliar os efeitos que esperaríamos que a oligomerização tivesse na troposfera com base nessa cinética", disse Craig A. Taatjes, químico de combustão da Sandia.

Esta combinação de componentes produziu algumas descobertas extremamente importantes.

"Primeiro, descobrimos que a química da CI pode desempenhar um papel maior na alteração da composição da troposfera do que os modelos atmosféricos atuais representam - provavelmente por uma ordem de grandeza," disse Carl Percival, investigador do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA. “Em segundo lugar, a modelagem atualizada que realizamos com base em nosso trabalho produziu apenas uma fração das assinaturas de oligomerização que observamos em campo”.

Isto pode significar que a química da CI pode estar a impulsionar ainda mais transformações na troposfera, ou que outros mecanismos químicos, ainda não identificados, estão em ação.

“Ainda temos muito trabalho a fazer para definir completamente o papel das reações do CI na troposfera”, concluiu Caravan. "Mas estas descobertas expandem significativamente a nossa compreensão de um caminho potencialmente significativo para a formação de SOA na camada mais importante da atmosfera terrestre."

Mais informações: R. L. Caravan et al, Evidência observacional para reações de oligomerização intermediária de Criegee relevantes para a formação de aerossóis na troposfera, Nature Geoscience (2024). DOI:10.1038/s41561-023-01361-6
Informações do diário: Geociências da Natureza

Fornecido pelo Laboratório Nacional Argonne