10 Minute
Fumul incendiilor forestiere este mai mult decât o ceață vizibilă — el transportă un amestec complex de gaze organice pe care cercetătorii spun acum că l-au subestimat semnificativ. Cercetări recente indică faptul că acei compuși neglijați contribuie la formarea particulelor fine care deteriorează calitatea aerului și amplifică riscurile pentru sănătate și climă, în special în zonele unde incendiile se suprapun cu poluarea intensă de origine umană. Acest efect combinat poate transforma episoadele de fum în crize acute de sănătate publică și poate modifica proprietățile atmosferice regionale.
Fumul incendiilor ar putea să conțină un nivel mult mai mare de poluanți decât se credea anterior.
O piesă lipsă în poluarea produsă de incendii
Timp de zeci de ani, cercetătorii s-au concentrat în principal pe compușii organici volatili (COV, sau VOC în engleză) eliberați de arderea vegetației. COV-urile sunt gaze care se evaporă ușor și au fost mai simple de măsurat instrumental în laborator și pe teren, astfel încât au dominat inventarele de emisii. Totuși, lucrările recente de laborator și măsurătorile de teren arată că compușii organici cu volatilitate intermediară și semi-volatilă (IVOC și SVOC) — adică substanțe care se evaporă mai greu sau numai la temperaturi mai ridicate — constituie o porțiune substanțială a emisiilor din incendii.
Acești IVOC și SVOC sunt relevanți deoarece se transformă mai ușor în aerosoli organici secundari (AOS): particule foarte mici care rămân în suspensie în aer și pot fi inhalate până în părțile profunde ale plămânilor. În comparație cu COV-urile tradiționale, acești compuși par a fi precursori mult mai eficienți pentru materia particulate fină (PM2.5), un poluant asociat cu boli respiratorii, cardiovasculare și alte efecte cronice asupra sănătății. În plus, natura chimică a IVOC/SVOC favorizează reacții heterogene și de condensare care pot produce particule cu proprietăți optice și microfizice diferite, influențând modul în care aerosoli afectează radiația solară și formarea norilor.
Pe lângă rolul lor în generarea PM2.5, IVOC-urile și SVOC-urile pot participa la lanțuri de reacții care generează aldehide, cetone și produse oxidate cu potențial toxic. Expunerea acută la aceste mixuri chimice poate agrava astmul, bronșita și poate crește riscul de evenimente cardiovasculare la persoanele vulnerabile. Din perspectiva monitorizării, prezența acestor clase de compuși complică interpretarea datelor: concentrațiile măsurate de COV nu mai reflectă pe deplin potențialul de formare a aerosoliilor secundari din fumul de incendiu.
Cum a fost construit noul inventar
Echipa condusă de Shuxiao Wang a compilat registre globale ale zonelor arse — păduri, pajiști și turbării — pentru perioada 1997–2023. Pentru a estima emisiile a diferiților compuși organici, cercetătorii au combinat măsurători de teren, factori de emisie publicați și experimente de laborator controlate. Când lipsau date directe pentru anumite regiuni sau tipuri de vegetație, s-au folosit ardere controlată și experimente replicate pentru a completa lacunele metodologice. Aceasta abordare integrată a permis standardizarea factorilor de emisie pe baza tipului de combustibil, stării umidității, temperaturii de ardere și altor variabile relevante.
Prin agregarea acestor date la scară globală și prin ajustări pentru variațiile sezoniere și anuale ale suprafețelor arse, echipa a ajuns la un rezultat semnificativ: incendiile de teren emit aproximativ 143 de milioane de tone metrice de compuși organici în atmosferă în fiecare an — cu circa 21% mai mult decât sugerau inventarele anterioare. Cum explică autorii această diferență? O parte din creștere provine din includerea IVOC și SVOC în categoriile inventarului, iar alta din revizuirea factorilor de emisie pe baza datelor de laborator care reflectă condiții reale de ardere mai complexe. După cum afirmă Lyuyin Huang, autorul principal al studiului publicat în Environmental Science & Technology, „noua noastră estimare crește emisiile de compuși organici proveniți din incendiile din mediul natural cu aproximativ 21%. Inventarul oferă o bază pentru modelări mai detaliate ale calității aerului, evaluări ale riscului pentru sănătate și analize de politică legate de climă”.
Metodologic, aceste inventare îmbunătățite integrează nu doar cantități totale, ci și speciație chimică mai fină: fractiuni ale IVOC/SVOC în funcție de lanț carbonic, grupări funcționale (de ex. aromate, alifatice, oxigenate) și volatilitate efectivă. Această speciație permite modelelor chimice atmosferice să simuleze procesele de oxidare, condensare și particulare secundare cu rezoluție chimică mai bună, ceea ce este esențial pentru estimări credibile ale PM2.5 și ale proprietăților optice ale aerosolilor.
Unde se ciocnesc incendiile și activitățile umane
Comparația între emisiile din incendii și poluarea antropogenă arată un tablou nuanțat. Deși sursele umane (industrie, trafic, arderea combustibililor fosili, agricultură) continuă să emane în total mai mulți compuși organici, cantitățile de IVOC și SVOC provenind din incendii sunt comparabile cu cele emise de industrie și trafic în multe regiuni. Această suprapunere creează „puncte fierbinți” de poluare unde compușii de origine naturală și cei de origine umană se amestecă și reacționează chimic, conducând la o sinergie neliniară în formarea particulelor fine.
Regiunile care ies în evidență ca având provocări particulare de calitate a aerului includ Asia ecuatorială, părți din Africa emisferului nordic și Sud-Estul Asiatic. Aici, incendiile periodice — naturale sau prescrise — pot interacționa cu un fundal urban dens și cu emisii antropice ridicate, amplificând formarea PM2.5 și complicând gestionarea calității aerului. În astfel de contexte, strategiile tradiționale de atenuare care vizează doar sursele urbane pot fi insuficiente: trebuie luați în considerare și factorii sezonieri și gestionarea terenurilor care influențează riscul de incendiu.
Pe lângă considerentele geografice, interacțiunile chimice sunt critice. De exemplu, NOx și SO2 de origine umană pot cataliza sau modifica căile de oxidare ale IVOC/SVOC, schimbând randamentul de conversie în aerosoli organici secundari. Aerul urban „îmbogățit” cu radiație UV, particule catalitice și compuși oxidanți poate transforma fumul de incendiu într-un amestec mai toxic și mai persistență. Această complexitate face dificilă evaluarea riscurilor doar pe baza monitorizărilor convenționale de PM2.5 sau de COV, necesitând modele chimice avansate și rețele de monitorizare care să includă speciație chimică și măsurători de aerosoluri noi.
Implicații pentru sănătate, climă și politici publice
Actualizarea inventarelor de emisii pentru a include IVOC și SVOC are consecințe importante în cel puțin trei direcții. În primul rând, modelele de calitate a aerului care omit aceste clase de compuși riscă să subestimeze formarea PM2.5 și, implicit, povara de sănătate publică asociată cu fumul de incendiu. Estimările corecte ale morbidității și mortalității legate de poluare depind de precizia acestor inventare. În al doilea rând, modelele climatice care încearcă să calculeze efectele aerosolilor asupra radiației și formării norilor au nevoie de emisiuni organice exacte pentru a evalua impactul direct și indirect al particulelor. Aerosolii organici schimba atât albedo-ul atmosferic, cât și proprietățile microfizice ale norilor, cu efecte care pot varia regional și sezonier.
În al treilea rând, răspunsurile de politică — de la practici de ardere prescrisă și managementul pădurilor până la politici de control ale poluării urbane — trebuie să țină cont de chimia mixtă a surselor. De exemplu, reducerea emisiei de NOx într-un oraș situat lângă zone cu incendii regulate ar putea schimba radical randamentele de formare a aerosolilor din fumul respectiv, cu rezultate neașteptate asupra concentrațiilor de PM2.5. Așadar, proiectarea strategiilor de control ar trebui bazată pe scenarii modelate care includ interacțiuni sursă-mixtă.
Din perspectivă practică, noul inventar permite teste scenariale mai realiste: ce se întâmplă cu calitatea aerului urban dacă arderea sezonieră se intensifică din cauza uscării vegetației sau dacă emisiile antropice sunt reduse prin politici eficiente? Răspunsurile la aceste întrebări vor ajuta oficialii de sănătate publică și managerii de teren să prioritizeze intervențiile care au cel mai mare beneficiu pentru populație. De exemplu, în zonele unde IVOC/SVOC din incendii domină formarea de PM2.5, măsuri precum alarmarea populației, distribuția de filtre de aer și restricții temporare de activitate pot salva vieți în perioadele critice.
Mai mult, perfecționarea monitorizării este esențială: rețele de măsurare cu speciație chimică detaliată, campanii de măsurători mobile în timpul episoadelor de fum și instrumentație capabilă să detecteze SVOC la concentrații scăzute vor îmbunătăți evaluările. Investițiile în modele chimice atmosferice de nouă generație, care includ volatilitate-dependent partitioning, oxidare fotochimică și procese de condensare, vor face estimările mai robuste. În absența acestor îmbunătățiri, politicile și recomandările pentru sănătate rămân vulnerabile la incertitudini mari.
Pe termen lung, pe măsură ce se prelungește sezonul incendiilor și pe măsură ce schimbările de uz al terenurilor continuă (de ex. defrișări, agricultură prin ardere, schimbări în gestionarea pădurilor), rafinarea imaginii chimice a fumului devine urgentă. Studiul oferă o hartă mai clară a ceea ce se află în fum și a zonelor în care acele ingrediente invizibile prezintă cel mai mare risc — un pas esențial pentru protejarea calității aerului, a sănătății populației și pentru dezvoltarea de politici climatice și de mediu eficiente.
În concluzie, reputația fumului de incendiu ca „ceață vizibilă” nu mai este suficientă: compoziția chimică detaliată, incluzând IVOC și SVOC, schimbă atât evaluarea riscului, cât și instrumentele de răspuns. Pentru factorii de decizie, cercetători și profesioniști în sănătate publică, următorii pași includ consolidarea inventarelor de emisii, extinderea rețelelor de monitorizare și integrarea unor strategii intersectoriale care să reducă expunerea și să limiteze formarea particulelor fine în regiunile cele mai expuse.
Sursa: scitechdaily
Lasă un Comentariu