A atmosfera da Terra aumentou sua capacidade de remover poluentes do ar, incluindo o metano, um poderoso gás que contribui para o aquecimento global.
Publicado na Nature Communications, um estudo recente sobre a capacidade de auto-limpeza da atmosfera focou em medir a quantidade de seu esquivo condutor, o radical hidroxila (OH), apelidado de “detergente da atmosfera” pelo Nobel Paul Crutzen.
Aplicando um método avançado para analisar duas medições de longo prazo de amostras de ar da Nova Zelândia e da Antártida desde o final da década de 1980, a pesquisa do Instituto Nacional de Pesquisa Atmosférica e da Água da Nova Zelândia (NIWA) revelou uma tendência significativa na capacidade da atmosfera de remover poluentes.
A pesquisa destaca que sem a maior capacidade de limpeza do hidroxila, o metano teria contribuído ainda mais para o aquecimento global.
Um estudo de longo prazo sobre como a atmosfera pode remover poluentes
O estudo de longo prazo, realizado por cientistas do NIWA junto com pesquisadores da Universidade Victoria de Wellington, GNS Science e um colaborador da Finlândia, mostra que a capacidade de auto-limpeza da atmosfera tem sido fortalecida no hemisfério sul desde aproximadamente 1997.
A pesquisa, que abrange 33 anos, focou no oxidante mais potente da atmosfera, o OH, e utilizou o monóxido de radiocarbono (14CO) como marcador confiável. Esta forma rara de monóxido de carbono é produzida quando raios cósmicos impactam a atmosfera terrestre; sua taxa de produção e remoção pelo OH são bem conhecidas.
O OH é altamente reativo e de vida muito curta, comenta a cientista atmosférica do NIWA, Sylvia Nichol. “O OH é um pequeno purificador químico. Ele é formado por um átomo de hidrogênio e um de oxigênio, com um elétron livre desemparelhado. Ele é gerado na atmosfera quando a luz ultravioleta do sol interage com o ozônio na presença de vapor de água.
“Ele reage com gases traço nocivos, como monóxido de carbono e metano, na camada mais baixa da atmosfera, a troposfera, que se estende até uma altura média de 11 quilômetros da superfície da Terra.
“Na década de 1970, uma descoberta chave foi que o OH é produzido na troposfera por meio de reações que permitem a oxidação de gases como monóxido de carbono, metano e etano. Embora a vida útil do OH possa ser de menos de um segundo aproximadamente, ele desempenha um papel crucial na troposfera”, explica Nichol.
Dado que o altamente reativo hidroxila controla a vida atmosférica da maioria dos gases, sua presença é fundamental para regular as concentrações de alguns gases de efeito estufa, em particular o metano, afirma Nichol.
“Embora os radicais hidroxila apareçam em quantidades mínimas por um curto período, eles removem o monóxido de carbono e quase 90% do metano do ar, sendo vitais para manter a qualidade do ar”.
A dinâmica do OH, juntamente com suas concentrações muito baixas, torna notoriamente difícil observar e quantificar diretamente, acrescenta o técnico principal do NIWA, Gordon Brailsford, que passou décadas coletando amostras de ar.
“A luz ultravioleta influencia a produção de hidroxila, então os níveis deste purificador atmosférico variam enormemente diariamente e anualmente. O OH só é formado durante o dia, o que significa que cai para quase zero durante a noite e é mais comum no verão”.
Tentativas anteriores de monitorar as tendências do OH utilizaram metilcloroformo, mas este composto foi gradualmente eliminado de acordo com o Protocolo de Montreal de 1987 para proteger a camada de ozônio, tornando seu uso impraticável, aponta Brailsford.
Registros de duas estações de monitoramento remotas do hemisfério sul desde o final dos anos 80 geraram dados de qualidade para análise. “Medições regulares e consistentes ao longo de 33 anos em dois locais fornecem a primeira evidência de um aumento de OH a longo prazo”, de acordo com Brailsford.
Implicações do fortalecimento do OH
A Estação de Pesquisa Atmosférica Baring Head, localizada nos arredores da ventosa capital da Nova Zelândia, Wellington, é reconhecida internacionalmente por seu monitoramento de longo prazo do ar limpo.
“A cerca de 4.000 quilômetros ao sul, o laboratório conjunto neozelandês-americano Arrival Heights na Ilha Ross da Antártida está muito distante da poluição humana e coleta amostras de ar mesmo durante os cinco meses de escuridão a cada ano. Ambas as séries de medições são os registros mais longos e consistentes do mundo de 14CO como marcador de mudanças na química atmosférica“.
O processamento das amostras requer muitas etapas, diz a técnica principal Rowena Moss, que dedicou mais de 10.000 horas ao projeto. “Grandes amostras de ar, até 1.000 litros, foram coletadas em cilindros de gás, em seguida, secas, comprimidas, resfriadas para remover o CO2 ambiental e concentradas em uma quantidade microscópica de monóxido de carbono e seus isótopos.
“As amostras das duas estações de observação se mostraram reveladoras sobre o papel do OH na remoção de poluentes”, diz o autor principal do artigo, o cientista atmosférico e climático Dr. Olaf Morgenstern, cujo trabalho expandiu um modelo “químico-climático” desenvolvido anteriormente.
“Os dados da Nova Zelândia desde 1997 mostram uma diminuição anual de 12% (+/- 2%) em 14CO. As medições da Antártida mostram uma queda ainda maior de 43% (+/- 24%) mas apenas durante dezembro a janeiro, o pico do verão no hemisfério sul.
“Os resultados desta pesquisa sugerem que a capacidade oxidante da atmosfera, impulsionada pelo hidroxila, tem se fortalecido nas últimas décadas. As descobertas confirmam e apoiam nossos modelos e corroboram os de todo o mundo que sugerem que o OH tem aumentado globalmente”.
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