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Um incêndio florestal pode bombear fumaça para a estratosfera, onde as partículas flutuam por mais de um ano. Um novo estudo do MIT descobriu que, enquanto suspensas, essas partículas podem desencadear reações químicas que erodem a camada protetora de ozônio que protege a Terra da radiação ultravioleta prejudicial do sol.
O estudo, que será publicado em Naturezaconcentra-se na fumaça do megaincêndio “Verão Negro” no leste da Austrália, que queimou de dezembro de 2019 a janeiro de 2020. Os incêndios – os mais devastadores do país já registrados – queimaram dezenas de milhões de acres e bombearam mais de 1 milhão de toneladas de fumaça na atmosfera.
A equipe do MIT identificou uma nova reação química pela qual as partículas de fumaça dos incêndios florestais australianos pioraram a destruição do ozônio. Ao desencadear essa reação, os incêndios provavelmente contribuíram para um esgotamento de 3 a 5% do ozônio total em latitudes médias no hemisfério sul, em regiões que cobrem a Austrália, Nova Zelândia e partes da África e da América do Sul.
O modelo dos pesquisadores também indica que os incêndios tiveram um efeito nas regiões polares, corroendo as bordas do buraco de ozônio sobre a Antártida. No final de 2020, as partículas de fumaça dos incêndios florestais australianos ampliaram o buraco na camada de ozônio da Antártica em 2,5 milhões de quilômetros quadrados – 10% de sua área em comparação com o ano anterior.
Não está claro qual efeito de longo prazo os incêndios florestais terão na recuperação do ozônio. As Nações Unidas relataram recentemente que o buraco na camada de ozônio, e a destruição da camada de ozônio em todo o mundo, está no caminho da recuperação, graças a um esforço internacional sustentado para eliminar gradualmente os produtos químicos que destroem a camada de ozônio. Mas o estudo do MIT sugere que, enquanto esses produtos químicos persistirem na atmosfera, grandes incêndios podem desencadear uma reação que esgota temporariamente o ozônio.
“Os incêndios australianos de 2020 foram realmente um alerta para a comunidade científica”, diz Susan Solomon, professora de estudos ambientais de Lee e Geraldine Martin no MIT e uma importante cientista do clima que identificou pela primeira vez os produtos químicos responsáveis pelo buraco na camada de ozônio na Antártica. . “O efeito dos incêndios florestais não foi contabilizado anteriormente em [projections of] recuperação de ozônio. E acho que esse efeito pode depender se os incêndios se tornam mais frequentes e intensos à medida que o planeta esquenta.”
O estudo é liderado por Solomon e Peidong Wang, estudante de pós-graduação do MIT, juntamente com colaboradores do Instituto de Pesquisa Ambiental e Climática de Guangzhou, China, da Administração Nacional Oceânica e Atmosférica, do Centro Nacional de Pesquisa Atmosférica e da Universidade Estadual do Colorado.
cascata de cloro
O novo estudo expande uma descoberta de 2022 feita por Solomon e seus colegas, na qual eles identificaram pela primeira vez uma ligação química entre incêndios florestais e destruição do ozônio. Os pesquisadores descobriram que os compostos contendo cloro, originalmente emitidos pelas fábricas na forma de clorofluorcarbonos (CFCs), podem reagir com a superfície dos aerossóis de incêndio. Eles descobriram que essa interação desencadeou uma cascata química que produziu monóxido de cloro – a molécula definitiva que destrói a camada de ozônio. Seus resultados mostraram que os incêndios florestais australianos provavelmente esgotaram o ozônio por meio dessa reação química recém-identificada.
“Mas isso não explica todas as mudanças observadas na estratosfera”, diz Solomon. “Havia um monte de química relacionada ao cloro que estava totalmente fora de sintonia.”
No novo estudo, a equipe examinou mais de perto a composição das moléculas na estratosfera após os incêndios florestais na Austrália. Eles vasculharam três conjuntos independentes de dados de satélite e observaram que, nos meses seguintes aos incêndios, as concentrações de ácido clorídrico caíram significativamente em latitudes médias, enquanto o monóxido de cloro aumentou.
O ácido clorídrico (HCl) está presente na estratosfera, pois os CFCs se decompõem naturalmente ao longo do tempo. Enquanto o cloro estiver ligado na forma de HCl, ele não tem chance de destruir o ozônio. Mas se o HCl se decompõe, o cloro pode reagir com o oxigênio para formar o monóxido de cloro que destrói a camada de ozônio.
Nas regiões polares, o HCl pode se desintegrar quando interage com a superfície das partículas da nuvem em temperaturas geladas de cerca de 155 Kelvin. No entanto, não se esperava que essa reação ocorresse em latitudes médias, onde as temperaturas são muito mais quentes.
“O fato de que o HCl em latitudes médias caiu em uma quantidade sem precedentes foi para mim uma espécie de sinal de perigo”, diz Solomon.
Ela se perguntou: e se o HCl também pudesse interagir com partículas de fumaça, em temperaturas mais altas e de uma forma que liberasse cloro para destruir o ozônio? Se tal reação fosse possível, explicaria o desequilíbrio das moléculas e grande parte da destruição do ozônio observada após os incêndios na Austrália.
deriva esfumaçada
Solomon e seus colegas vasculharam a literatura química para ver que tipo de moléculas orgânicas poderiam reagir com o HCl em temperaturas mais altas para quebrá-lo.
“Eis que descobri que o HCl é extremamente solúvel em uma ampla gama de espécies orgânicas”, diz Solomon. “Ele gosta de se concentrar em muitos compostos.”
A questão, então, era se os incêndios florestais australianos liberaram algum desses compostos que poderiam ter desencadeado a dissolução do HCl e qualquer destruição subsequente do ozônio. Quando a equipe analisou a composição das partículas de fumaça nos primeiros dias após os incêndios, a imagem não era nada clara.
“Eu olhei para essas coisas e levantei minhas mãos e pensei, há tantas coisas lá, como vou descobrir isso?” Salomão lembra. “Mas então percebi que na verdade levou algumas semanas até que você visse a queda do HCl, então você realmente precisa olhar para os dados sobre as partículas de incêndios florestais envelhecidas.”
Quando a equipe ampliou sua pesquisa, eles descobriram que as partículas de fumaça persistiam por meses, circulando na estratosfera em latitudes médias, nas mesmas regiões e horários em que as concentrações de HCl caíram.
“São as partículas de fumaça envelhecidas que realmente absorvem muito HCl”, diz Solomon. “E então você obtém, surpreendentemente, as mesmas reações que obtém no buraco de ozônio, mas em latitudes médias, em temperaturas muito mais quentes.”
Quando a equipe incorporou essa nova reação química em um modelo de química atmosférica e simulou as condições dos incêndios florestais australianos, eles observaram uma redução de 5% do ozônio em toda a estratosfera em latitudes médias e um alargamento de 10% do buraco de ozônio sobre Antártica.
A reação com o HCl é provavelmente a principal via pela qual os incêndios florestais podem esgotar o ozônio. Mas Solomon acha que pode haver outros compostos contendo cloro à deriva na estratosfera, que os incêndios florestais podem desencadear.
“Agora há uma espécie de corrida contra o tempo”, diz Solomon. “Esperamos que os compostos contendo cloro tenham sido destruídos, antes que a frequência dos incêndios aumente com a mudança climática. Esta é mais uma razão para estar vigilante sobre o aquecimento global e esses compostos contendo cloro.”
Esta pesquisa foi apoiada, em parte, pela NASA e pela National Science Foundation.
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