Es bien sabido que los días de verano del perro en St. Louis son calurosos, húmedos y brumosos. En los días más calurosos, el aire llega desde el sur, trayendo consigo altas temperaturas, humedad y emisiones forestales naturales de productos químicos, conocidos como hidrocarburos, de la meseta de Ozark. Los hidrocarburos pueden interactuar con las emisiones influenciadas por el hombre y, en presencia de la luz solar, crear un cóctel de contaminantes, incluido el ozono, que son peligrosos para la salud humana.
Un equipo de ingenieros de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Washington en St. Louis colaboró con investigadores de la Universidad de Minnesota para estudiar la calidad del aire a fines del verano en el área de St. Louis.El isopreno, un compuesto de hidrocarburo natural emitido por los árboles caducifolios de hoja ancha, como el roble, que se procesa en la atmósfera por la noche puede tener un gran impacto en el ozono de la atmósfera al día siguiente.
Brent Williams, el profesor asistente de desarrollo profesional distinguido Raymond R. Tucker de I-CARES, y Jay Turner, profesor asociado de ingeniería energética, ambiental y química, ambos en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas; y Dylan Millet, profesor asociado enel Departamento de Suelo, Agua y Clima de la Universidad de Minnesota y otros miembros de sus equipos de investigación descubrieron el fenómeno después de estudiar los datos del Estudio Regional de Calidad del Aire de St. Louis SLAQRS, que tuvo lugar en 2013 en el St.Louis-Midwest Supersite estación central de monitoreo en East St. Louis, Ill.
Los resultados del estudio se publicaron recientemente en línea en Ciencia y tecnología ambiental y son los primeros en mostrar este fenómeno.
"Aquí estamos viendo el ozono a nivel del suelo, que es diferente al ozono en la estratosfera que nos protege de la radiación UV", dijo Williams. "Lo que a menudo no se habla es que necesitamos un pocoozono aquí en el suelo también para iniciar reacciones químicas que eliminen los contaminantes de la atmósfera.
"Sin embargo, el exceso de ozono dañará los materiales e incluso los pulmones. Es por eso que la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. Ha establecido límites para las concentraciones de ozono en la atmósfera, que no pueden exceder las 70 partes por billón en promedio durante un período de ocho horas."
La EPA considera la "temporada de ozono" del 1 de abril al 31 de octubre para la región de St. Louis, cuando la contaminación por ozono es más problemática debido a la luz solar y al calor. El ozono se forma a partir de la combinación de óxidos de nitrógeno emitidos por fuentes de combustión comocomo vehículos o plantas de energía, hidrocarburos de fuentes naturales o de influencia humana y la luz solar. Las concentraciones de ozono generalmente alcanzan su punto máximo cuando las temperaturas son más altas durante las horas de la tarde.
Los árboles en los bosques emiten isopreno, un hidrocarburo orgánico ligado a la fotosíntesis que depende en gran medida de la luz y la temperatura y se emite durante las horas del día. St. Louis está a sotavento de los bosques caducifolios de la meseta de Ozark, una importante región fuente de isopreno llamada "isopreno"volcán ", porque tiene las mayores tasas de emisión de isopreno en los Estados Unidos", dijo Williams.
Turner y sus colaboradores realizaron previamente un estudio de campo que examinó las emisiones de isopreno del volcán isopreno.
Durante el estudio SLAQRS, los vientos del sur trajeron a las emisiones de St. Louis desde la región de Ozark, sin embargo, el isopreno había sufrido reacciones químicas en gran medida y se había desvanecido antes de llegar a St. Louis durante las horas del día. Isopreno que se emitió en elAl final del día no reaccionó y fue transportado a San Luis durante la noche.
El equipo descubrió que si las emisiones de óxidos de nitrógeno influenciadas por el hombre eran de baja abundancia en el aire por la noche, el isopreno permanecía en la atmósfera hasta el amanecer, cuando reaccionaba con la luz solar y creaba una explosión de producción de ozono, en marcado contraste conEl pico típico de los niveles de ozono a mediados de la tarde y extendiendo el período diario de alto contenido de ozono. Eso impulsó la medición del ozono a más de 70 partes por billón por un período corto, aumentando el potencial de excedencias estándar de ozono, dijo Williams.
Sin embargo, en las noches en que los óxidos de nitrógeno abundaban en la atmósfera, reaccionaban con el ozono sobrante del día y creaban radicales nitrato. Cuando salió el sol a la mañana siguiente, esos radicales nitrato habían reaccionado con el isopreno durante la noche para eliminary el ozono de la atmósfera. En este caso, la presencia de óxidos de nitrógeno durante la noche evita el exceso de formación de ozono a la mañana siguiente, mientras que los óxidos de nitrógeno durante el día todavía producen ozono.
El fenómeno probablemente se aplica a otras ciudades a sotavento de los bosques. Los óxidos de nitrógeno aún contribuyen a la formación de ozono durante el día y deben controlarse para limitar la formación de ozono, pero las agencias reguladoras deben estar al tanto de esta química nocturna que influye en los niveles de ozono de la mañana, dijo Williams.
"Tenemos que controlar lo que podamos para prevenir impactos perjudiciales para la salud", dijo Williams. "Con los tres ingredientes clave para la producción de ozono, podemos controlar los óxidos de nitrógeno y algunos de los hidrocarburos de las fuentes de combustión, pero no podemos hacerlonada sobre los hidrocarburos que está emitiendo el bosque, ni deberíamos intentar cambiar la cantidad de luz solar.
"La comprensión de esta química ayudará a predecir los períodos de ozono matutinos elevados e incluso podría incluirse en alertas de calidad del aire y esfuerzos de concientización", dijo Williams.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Washington en St. Louis . Original escrito por Beth Miller. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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