Comment mesurer un composé chimique qui dure moins d'une seconde dans l'atmosphère ?

C'est la question à laquelle les chimistes de l'atmosphère tentent de répondre depuis des décennies. Le composé :les radicaux hydroxyles, également appelés radicaux OH. Ces produits chimiques oxydants sont essentiels à l'équilibre chimique délicat de l'atmosphère, agissant comme des épurateurs d'air naturels pour éliminer de l'atmosphère les composés organiques et les gaz à effet de serre tels que le formaldéhyde et le méthane. Mais les radicaux OH initient également des réactions conduisant à des polluants secondaires qui affectent la santé humaine et le climat, comme les particules organiques et l'ozone.

Les chercheurs se demandent si les polluants émis par les activités humaines, en particulier les oxydes d'azote (NOx), peut affecter les niveaux de radicaux OH dans une atmosphère vierge, mais quantifier cette relation a été difficile. Maintenant, des chercheurs de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) ont quantifié l'effet de la pollution par les NOx sur les radicaux OH dans la forêt amazonienne.

La recherche est publiée dans Avancées scientifiques .

Alors qu'une forêt tropicale isolée et apparemment peu peuplée peut sembler un endroit étrange pour étudier les effets de la pollution humaine, l'Amazonie abrite en fait l'une des villes à la croissance la plus rapide au monde :Manaus, Brésil. Manaus, avec plus de 2 millions de personnes, a connu un boom dans diverses industries, du raffinage du pétrole et de la fabrication de produits chimiques à la fabrication de téléphones portables, construction navale et tourisme.

Cette croissance a conduit à des quantités substantielles de pollution libérée dans l'atmosphère et lorsqu'elle se déplace sous le vent et rencontre l'air pur de la forêt tropicale, il crée un laboratoire du monde réel pour les chimistes de l'atmosphère. Ce laboratoire est l'endroit idéal pour étudier l'impact de la pollution sur les concentrations en OH, comme il est facile de distinguer l'air régional non pollué, de l'air qui avait survolé Manaus.

« Parce que nous avons pu opposer un air non pollué à un air pollué, cette recherche nous a donné une excellente occasion de comprendre comment la pollution due à l'activité humaine affectera la chimie atmosphérique, surtout avec l'urbanisation continue des zones boisées, " a déclaré Yingjun Liu, un ancien étudiant diplômé de SEAS et premier auteur de l'article.

Les chercheurs ont mesuré les niveaux d'isoprène, un composé chimique naturellement émis par les arbres, ainsi que les niveaux des principaux produits d'oxydation OH de l'isoprène. Lorsque la concentration en OH augmente, le rapport des produits d'oxydation à l'isoprène augmente dans l'atmosphère. Les chercheurs ont pu déduire les concentrations d'OH à partir du rapport produit/parent mesuré, en utilisant un modèle délicat qui a pris en compte de nombreux facteurs de confusion.

Les chercheurs ont collecté des données dans la région de la forêt tropicale, environ 70 km sous le vent de Manaus, pendant les saisons humides et sèches de 2014. Les chercheurs ont découvert qu'accompagnant l'augmentation de la concentration de NOx provenant de la pollution urbaine, les concentrations maximales diurnes d'OH dans la forêt tropicale ont grimpé en flèche, augmentant d'au moins 250 pour cent.

"Nos recherches montrent que la capacité d'oxydation des forêts tropicales est sensible aux émissions anthropiques de NOx, " dit Scot Martin, le professeur Gordon McKay de sciences et d'ingénierie de l'environnement et professeur de sciences de la Terre et des planètes à SEAS et auteur principal de l'article. "À l'avenir, si les tendances de déforestation et d'urbanisation se poursuivent, ces niveaux accrus de concentrations d'OH dans l'atmosphère amazonienne pourraient entraîner des changements dans la chimie atmosphérique, formation de nuages, et les précipitations."