Pesquisa revela que redução na poluição do ar aumentou a poluição no solo

Os EUA reduziram a emissão de poluentes causadores de poluição atmosférica, como o dióxido de enxofre no ar, nos últimos 20 anos, mas os cortes aumentaram involuntariamente a poluição do solo e da água em algumas áreas locais, de acordo com uma pesquisa da Universidade Estadual de Princeton e do Colorado.

Em um artigo intitulado “Mudança de regime na formação de aerossóis inorgânicos secundários e deposição de nitrogênio nas áreas rurais dos Estados Unidos”, publicado em 20 de junho em Geociências da Naturezaos pesquisadores descobriram que os níveis atmosféricos diminuíram de dióxido de enxofre e de um grupo de poluentes de óxido de nitrogênio chamados NO_x (incluindo NO e NO₂) levaram ao aumento de depósitos de nitrogênio em florestas e riachos em várias partes do país.

Estes depósitos acrescidos, associados a problemas ambientais, encontram-se em áreas ligadas a níveis elevados de emissões de amoníaco, que são geralmente provenientes da agricultura e não foram directamente regulamentadas nos EUA.

O pesquisador Da Pan, que realizou o trabalho como aluno de doutorado em Princeton, disse que o gás amônia reage com gases, incluindo dióxido de enxofre e NO_x para formar pequenas partículas que contribuem para a poluição atmosférica. Com menos dióxido de enxofre e NO_x na atmosfera, mais amônia permanece como gás. O gás amônia, que contém muito nitrogênio, retorna à superfície e aumenta os depósitos de nitrogênio no solo e na água perto de fontes de emissão.

“Uma fração maior de amônia permanece na fase gasosa, que se deposita rapidamente, em vez de reagir com dióxido de enxofre e NO_x para formar pequenas partículas que se depositam relativamente lentamente”, disse Pan, que foi recentemente nomeado professor assistente no Instituto de Tecnologia da Geórgia.

Dióxido de enxofre e NO_x compostos são produzidos principalmente por usinas de energia a carvão e carros, disse Pan. Esses produtos químicos reagem com gases na atmosfera para formar pequenas partículas que são perigosas para a saúde das pessoas. Um passo importante na mudança dos poluentes de gás para partículas sólidas é a reação com amônia, um produto químico que é emitido pelo uso de fertilizantes e de resíduos de gado.

“A formação de material particulado é como misturar esses produtos químicos em um balde”, disse Pan, que realizou parte do trabalho como pesquisador de pós-doutorado na Colorado State University. “A quantidade de partículas é determinada pelo produto químico presente em menor concentração no balde.”

À medida que as centrais a carvão fechavam e as normas de emissões para automóveis se tornavam mais rigorosas, a quantidade de dióxido de enxofre e NO_x no balde atmosférico diminuiu. Os pesquisadores disseram que as emissões de dióxido de enxofre caíram 70% e NO_x caiu 50% entre 2011 e 2020.

Embora isso fosse bom para reduzir várias formas de poluição do ar, perto de regiões agrícolas significava que muita amônia eventualmente se depositava de volta no solo. Além disso, a amônia que ficava no ar podia ser transportada mais longe — em direção às cidades a favor do vento.

Depósitos de amônia, que são feitos de nitrogênio e hidrogênio, podem ter vários efeitos ambientais, disse Pan. O aumento do nitrogênio muda os ecossistemas, ajudando algumas plantas a crescer mais e prejudicando outras. Altos níveis de nitrogênio também causam rápido crescimento de algas em lagos e riachos. Esse crescimento, chamado eutrofização, pode matar peixes e outras formas de vida marinha.

Pan disse que a equipe de pesquisa tirou suas conclusões por meio de observações diretas de concentrações químicas na atmosfera a partir de uma rede de sensores operados pelo governo e organizações privadas. Por exemplo, como parte da equipe de Ciências Aplicadas à Saúde e Qualidade do Ar da NASA, os pesquisadores usaram medições de satélite de amônia que podem localizar as maiores fontes de emissões de amônia e ajudar a interpretar os padrões de deposição resultantes.

Essa abordagem difere do trabalho que se baseia em modelos matemáticos, chamados modelos de transporte químico atmosférico, para prever como os produtos químicos reagem e se movem na atmosfera.

“As emissões de amônia são pouco conhecidas, o que limita a confiança dos resultados anteriores de modelos de transporte químico”, disse Mark Zondlo, pesquisador principal do projeto e professor de engenharia civil e ambiental em Princeton.

“A novidade deste trabalho é restringir a formação de partículas por meio de um conjunto de observações diretas, e os resultados mostram os benefícios de usar observações para identificar poluentes importantes para melhorar a qualidade do ar e diminuir a deposição de nitrogênio em escalas sazonais e regionais.”

Os pesquisadores usaram observações da composição do aerossol e da concentração de amônia de 68 locais ao redor do país, principalmente em áreas rurais, bem como estimativas nacionais de deposição e observações de satélite.

Eles encontraram depósitos aumentados de amônia em áreas próximas a altos níveis de emissões de amônia. Pan disse que os dados de observação eram visivelmente diferentes dos níveis previstos por simulações baseadas em modelos de transporte químico. Ele disse que ainda há altos níveis de incerteza na quantidade de poluentes liberados no ar e no mecanismo por trás da formação de partículas na atmosfera.

Pan disse que a composição do aerossol, as concentrações de amônia e os dados de deposição de nitrogênio estavam geralmente disponíveis para regiões rurais nos EUA e alertou que as áreas urbanas podem ter resultados diferentes e mais observações são necessárias. Ele também disse que alguns dados foram impactados pelo aumento de incêndios florestais, particularmente no oeste dos EUA

“No futuro, o aumento da geração de energia renovável e do uso de veículos elétricos diminuirá ainda mais as emissões de dióxido de enxofre e NO_x“, disse a co-pesquisadora principal Denise Mauzerall, professora William S. Tod de Engenharia Civil e Ambiental e Assuntos Públicos e Internacionais em Princeton.

“No entanto, as reduções no dióxido de enxofre e no NO_x levaram a uma fração maior de emissões de amônia sendo depositadas em ecossistemas sensíveis perto de fontes de emissão. Assim, para proteger esses ecossistemas e reduzir a eutrofização resultante do excesso de nitrogênio, a mitigação futura de amônia é garantida.”