Et nærmere kig på skovbrandsrøg giver nye spor om luftforurening

Med prøver taget fra et fly og givet et hidtil uset niveau af offline analyse, Yale-forskere har lavet et meget detaljeret kig på den kemiske sammensætning og transformationer af en udviklende sky af skovbrandsrøg - fund, der kan bidrage til en bedre forståelse af luftforurening i mange dele af verden.

Et team af forskere i Drew Gentners laboratorium, lektor i kemi- og miljøteknik, udført en meget detaljeret analyse af en udviklende røgfane fra en skovbrand. Resultaterne viser klare beviser for dannelsen af ​​partikelfase organiske forbindelser indeholdende oxygen, nitrogen, og svovl - relativt lidt tidligere arbejde er blevet udført på strukturen, dannelse, og virkningerne af disse forbindelser. De fandt også, at visse strukturelle træk, der var en del af disse forbindelser, steg betydeligt, efterhånden som røgfanen udviklede sig over en periode på fire timer. Studiet, ledet af Dr. Jenna Ditto, en tidligere ph.d. studerende i Gentner-laboratoriet, udgives i dag i Atmosfærisk kemi og fysik .

Tidligere undersøgelser har brugt massespektrometri til at studere naturbrandrøg. Imidlertid, de har ikke fuldstændigt fanget disse komplekse forbindelser og deres kemiske transformationer i disse røgplumer. Gentner-laboratoriet brugte en unik tilgang til tandem-massespektrometri med høj opløsning til en mere præcis analyse af den udviklende røgfane, hvor målmolekyler er fragmenteret for at undersøge deres underliggende strukturelle træk. Dette detaljeringsniveau er et vigtigt skridt i retning af at forbedre modelleringskapaciteten og vores forståelse af sundheds- og miljøpåvirkningerne af biomassebrændende røg.

At kende den præcise sammensætning af røgen fra disse brande er særligt vigtigt, da eksperter forudser, at skovbrande vil blive stadig mere udbredte og alvorlige på grund af klimaændringer. Resultaterne fra denne naturbrand-fokuserede undersøgelse kemiske veje er også relevante for steder i udviklingsregioner eller meget store byer, hvor afbrænding af biomasse i boliger er almindelig.

"Det giver bevis for dannelsen af ​​disse understuderede organiske forbindelser med oxygen, nitrogen, og svovl, der sandsynligvis vil være relevante i andre regioner med betydelig forbrænding af biomasse og fossile brændstoffer, såsom store byer i udviklingslandene, " sagde Gentner. "Sammen med andre forskere, vi har set betydelige mængder af disse forbindelser på andre feltsteder i fortiden, men undrer sig ofte over deres dannelsesveje og underliggende kemiske strukturer, og denne virkelige biomassebrændende fane gav en fantastisk mulighed for at studere dem."

Undersøgelsen er en del af et igangværende samarbejde mellem Gentners laboratorium med Environment &Climate Change Canada, den nationale miljøstyrelse.

Prøver blev indsamlet under to flyforskningsflyvninger af Environment &Climate Change Canada som en del af dets forskningsprogram for luftforurening. Disse flyvninger prøvede to boreale skovbrandrøgfaner, der stammede fra Lac La Loche i det nordlige Saskatchewan. Branden var en lavintensiv overfladebrand med ulmende forhold. Partiklerne blev opsamlet på filtre, anbragt i en dybfryser og sendt til Gentners laboratorium.