Uventede naturbrandemissioner påvirker luftkvaliteten på verdensplan

I laboratorieundersøgelser af naturbrande, salpetersyrling virker som en mindre skuespiller, ofte underrepræsenteret i atmosfæriske modeller. Men i den virkelige atmosfære, under skovbrande, Kemikaliet spiller en ledende rolle - stiger til niveauer, der er væsentligt højere end forskerne forventede, drev øget ozonforurening og skader luftkvaliteten, ifølge en ny undersøgelse ledet af University of Colorado Boulder og Belgian Institute for Space Aeronomy.

"Vi fandt ud af, at salpetersyreniveauerne i naturbrandfaner verden over er to til fire gange højere end forventet, " sagde Rainer Volkamer, CIRES-stipendiat, professor i kemi ved CU Boulder og medforfatter på Natur Geovidenskab undersøgelse. "Kemikaliet kan i sidste ende drive dannelsen af ​​lunge- og afgrødeskadende ozonforurening ned ad vinden af ​​brande."

Salpetersyrling i skovbrandsrøg fremskynder dannelsen af ​​en oxidant, hydroxylgruppen eller OH. uventet, salpetersyrling var ansvarlig for omkring 60 procent af OH-produktionen i røgfanerne på verdensplan, holdet vurderede - det er langt den vigtigste forløber for OH i friske brandfaner. Hydroxylradikal, derefter, kan nedbryde drivhusgasser, og det kan også fremskynde den kemiske produktion af ozonforurening - med så meget som 7 dele pr. milliard nogle steder. Det er nok til at skubbe ozonniveauer over regulerede niveauer (f.eks. 70 ppb i USA).

"Brandstørrelse og forbrændingsforhold i den virkelige verden viser højere salpetersyrling, end der i øjeblikket kan forklares baseret på laboratoriedata, og denne tilsatte salpetersyre driver hurtigere kemi til at danne ozon, oxidanter og modificerer aerosoler i skovbrandrøg, " sagde Volkamer.

Salpetersyre, mens der er rigeligt efter skovbrand, nedbrydes hurtigt i sollys, og er derfor overordentlig svær at studere globalt. Så CU Boulder-teamet arbejdede sammen med europæiske kolleger for at kombinere to sæt data:1) globale målinger fra et satellitinstrument TROPOMI observerede salpetersyre i skovbrandfaner rundt om i verden, og 2) brugerdefinerede instrumenter fløjet på fly under en undersøgelse af naturbrande i 2018 i Pacific Northwest under BB-FLUX-kampagnen. Bemærkelsesværdigt, holdet var i stand til at sammenligne næsten samtidige målinger foretaget inden for få minutter af satellitten, der så ned på en fane, og det flybaserede instrument, der kigger op i den samme fane nedefra.

"Kudos til piloterne og hele teamet for aktivt at håndtere denne grundlæggende prøveudfordring, " sagde Volkamer. "Samtidige målinger udført i forskellige tidsmæssige og rumlige skalaer hjalp os med at forstå og bruge, hvad der er de første globale målinger af salpetersyre fra vores belgiske kolleger." Med den nye sammenligning i hånden, Volkamer og hans kolleger - inklusive Nicolas Theys, undersøgelsens hovedforfatter fra BIRA - kunne derefter granske satellitdata fra et stort antal naturbrande i alle større økosystemer på tværs af planeten for at vurdere salpetersyreemissioner.

Kemikaliet er konstant højere end forventet overalt, men niveauerne varierer afhængigt af landskabet. "Emissioner af salpetersyrling i forhold til andre gasser involveret i ozondannelse varierer efter økosystem, med det laveste i savanner og græsarealer og højest i ekstratropiske stedsegrønne skove, " sagde Kyle Zarzana, kemi postdoc ved CU Boulder, der ledede instrumentudbredelsen til flymålingerne, og medforfatter på det nye papir.

"Røg fra skovbrande indeholder mange sporgasser og aerosoler, der påvirker synlighed og folkesundhed negativt over store afstande, som vi for nylig er vidne til fra brande, der raser i det vestlige USA, og som påvirker luftkvaliteten på østkysten, " sagde Volkamer. "Vores resultater afslører en kemisk meget aktiv ingrediens i denne røg, og hjælpe os til bedre at holde styr på, da fotokemi hurtigt ændrer emissioner i modvind."