Les incendies de forêt naturels créent d'importants panaches de fumée qui sont transportés à plusieurs centaines de kilomètres dans l'atmosphère, exposant de nombreuses personnes à des polluants qui affectent la santé publique.

Chaque année, des milliers d'hectares de terres sont engloutis par des incendies de forêt à travers le monde. Au cours des trois premiers trimestres de 2020, plus de 2,6 millions d'hectares dans l'ouest des États-Unis ont été consumés par des incendies. Comme la biomasse des arbres, des buissons, herbe, et la tourbe sont brûlées, de grandes quantités de fumée, suie, et d'autres polluants sont émis dans l'atmosphère. La fumée peut alors s'élever à plusieurs kilomètres d'altitude et se propager dans de grandes régions continentales, polluer l'air des régions éloignées. Par exemple, de nombreux résidents des États de Californie, Washington et l'Oregon ont récemment connu la mauvaise qualité de l'air de la fumée brumeuse.

Le professeur de chimie Marcelo Guzman à l'Université du Kentucky dirige un projet de recherche de la National Science Foundation, qui étudie comment les émissions provenant de la combustion de la biomasse, y compris les feux de forêt, changent avec le temps dans l'atmosphère pour créer de nouveaux produits chimiques qui ont un impact sur la santé des sociétés et le climat de la Terre. Guzman, avec l'étudiante diplômée Sohel Rana, soigneusement étudié en laboratoire la chimie atmosphérique hétérogène des méthoxyphénols, qui sont parmi les molécules les plus abondantes émises lors de la combustion de la biomasse. L'équipe a souligné que lorsque les méthoxyphénols réagissent aux interfaces, c'est-à-dire comme à la surface des eaux de nuages ​​et de brouillard ainsi que des particules d'aérosol provenant de la pollution, les procédés de transfert d'électrons et de protons sont privilégiés pour convertir rapidement les molécules aromatiques en produits hautement solubles dans l'eau.

« Lorsque vous examinez les mécanismes que subissent ces méthoxyphénols lorsqu'ils sont exposés à l'ozone gazeux de fond et aux radicaux libres hydroxyles pendant le transport atmosphérique, vous pouvez commencer à expliquer l'observation courante des acides carboxyliques multifonctionnels en tant qu'espèces abondantes dans de nombreuses particules de l'air que nous respirons. Le rapport identifie des canaux de réaction uniques qui peuvent être utilisés pour distinguer la contribution du traitement atmosphérique des émissions de combustion de la biomasse par rapport à d'autres sources possibles d'acides carboxyliques multifonctionnels, " a déclaré le professeur Guzman. « Le travail est non seulement fondamentalement intéressant, mais identifie des signatures spécifiques pour la transformation diurne des méthoxyphénols émis par les incendies de forêt à mesure qu'ils vieillissent dans l'atmosphère. »

Pour faire ça, les chercheurs ont utilisé un instrument spécial en laboratoire qui reproduit la réaction rapide entre les marqueurs méthoxyphénols de la combustion de la biomasse et l'ozone gazeux à l'interface de l'air avec des gouttelettes d'eau de taille micrométrique. Ils font ensuite varier les concentrations et l'acidité dans les expériences pour voir comment la chimie interfaciale change pour différentes conditions se produisant dans l'environnement.

« Nous essayons de comprendre les transformations dominantes des méthoxyphénols de la fumée dans l'atmosphère, déterminer leur durée de vie, et établir leur évolution chimique aux interfaces, " a déclaré le professeur Guzman. «Nous voulons apporter une nouvelle compréhension de leurs impacts sur la santé humaine et le climat. Les molécules vieillies sont-elles plus toxiques ? Comment les changements structurels des molécules contribuent-ils à créer des particules qui interagissent avec la lumière du soleil et affectent le climat ?'

L'une des principales conclusions des travaux est que les matières libérées par les incendies de forêt peuvent devenir plus solubles dans l'eau et probablement toxiques au cours des deux semaines pendant lesquelles la fumée peut être transportée dans l'atmosphère. Dans l'air, les méthoxyphénols de la fumée réagissent avec l'ozone et les radicaux hydroxyles pour devenir oxydés et hautement réactifs. Une personne respirant ces composés réactifs peut subir des dommages oxydatifs des cellules, surtout dans les voies respiratoires et les poumons. En outre, ces composés réactifs peuvent rendre certaines personnes plus sujettes à d'autres problèmes de santé.

Le professeur Guzman déclare également que la caractérisation du traitement chimique de la pollution causée par les incendies de forêt et la combustion du bois domestique peut aider à déterminer si le soi-disant carbone brun dans la suie émise par les incendies contribue ou non à absorber plus de chaleur du soleil. « Alors que les nombreuses petites molécules du carbone brun peuvent être rapidement photoblanchies, les molécules plus grosses sont beaucoup plus résistantes, contribuer éventuellement à réchauffer l'atmosphère, ' il a dit.