El humo de los incendios forestales destruye el ozono

A mediados del siglo XX, la humanidad liberó clorofluorocarbonos (CFC) a la atmósfera. Para la década de 1980, los CFC habían carcomido el escudo de ozono del planeta, poniendo en peligro la seguridad y la salud en la Tierra. Las restricciones y prohibiciones en todo el mundo han comenzado a curar el daño, pero los nuevos resultados han sugerido que los incendios forestales cada vez más graves podrían estar estancando el progreso.

"Esta es una química completamente nueva que estamos viendo".

Las gotas líquidas que contienen humo de incendios forestales actúan como pequeñas cámaras de reacción para el cloro en la estratosfera, produciendo formas reactivas del elemento que degradan el ozono en las latitudes medias, informaron los investigadores en Nature.

Este mecanismo químico "nunca se había visto antes", dijo el coautor del estudio y científico atmosférico Kane Stone del Instituto de Tecnología de Massachusetts. "Esta es una química completamente nueva que estamos viendo".

Se espera que los grandes incendios forestales ocurran con mayor frecuencia a medida que el planeta se calienta, por lo que el nuevo hallazgo ha generado preocupaciones de que la intensificación de los incendios podría detener la recuperación de la capa de ozono estratosférico, que protege la superficie de la Tierra y a sus habitantes de la dañina radiación ultravioleta (UV).

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Una vez ampliamente utilizados en aerosoles y refrigerantes, los CFC son sustancias químicas simples que contienen carbono, cloro y flúor. Cuando estos químicos suben a la estratosfera, la luz ultravioleta los descompone y libera el cloro. Una vez suelto en la atmósfera, un solo átomo de cloro puede destruir más de 100.000 moléculas de ozono.

Los átomos de cloro dejan de destruir el ozono una vez que terminan en una molécula de ácido clorhídrico o nitrito de cloro. Estos dos químicos por lo general no reaccionan con el ozono. Pero las partículas de aerosol facilitan las reacciones químicas que transforman estas formas de cloro seguras para el ozono en compuestos más reactivos. Lo hacen tomando ácido clorhídrico y nitrato de cloro del aire y colocándolos cerca de otros químicos, lo que acelera las reacciones. Esta transformación es un problema principalmente en las nubes estratosféricas sobre los polos, que están llenas de aerosoles líquidos y de hielo que, al encontrarse con ácido clorhídrico y nitrato de cloro, contribuyen sustancialmente a la degradación del ozono. Otros aerosoles, como la ceniza volcánica, también pueden causar problemas.

Después de la desastrosa temporada de incendios forestales de 2020 en Australia, "hubo observaciones de una química realmente inusual en la estratosfera", dijo Stone, incluidos niveles bajos récord de ácido clorhídrico y una caída en el ozono en las latitudes medias del sur.

Stone y sus colegas pensaron que los aerosoles de humo de incendios forestales podrían explicar las observaciones inusuales. En las latitudes medias, generalmente hace demasiado calor para que el ácido clorhídrico y el nitrato de cloro se mezclen con el agua o los aerosoles de hielo, por lo que generalmente no reaccionarían para formar sustancias químicas que degradan el ozono. Pero el humo de los incendios forestales está lleno de líquidos a base de carbono en aerosol, como alcoholes y ácidos orgánicos, que pueden absorber el ácido clorhídrico más fácilmente que el agua a temperaturas más cálidas. Al proporcionar una superficie de reacción para los productos químicos del cloro, el humo de los incendios forestales podría facilitar la degradación del ozono.

Cuando se trataba del agotamiento del ozono, "nadie realmente estaba pensando en los incendios forestales y el humo".

Para ver si estos compuestos orgánicos estaban facilitando el agotamiento del ozono, los científicos desenterraron décadas de antiguas mediciones de laboratorio, realizadas principalmente en las décadas de 1950 y 1960, sobre la solubilidad del ácido clorhídrico en varios líquidos a base de carbono. Incorporaron estos datos en una simulación por computadora de la química de la atmósfera después de los incendios australianos de 2020 y compararon los resultados con las mediciones reales.

Tener en cuenta la mayor solubilidad del ácido clorhídrico en líquidos orgánicos en sus simulaciones produjo "resultados que se parecen mucho a lo que vimos en las observaciones", dijo Stone.

El hallazgo sugirió que el humo de los incendios australianos agotó entre el 3% y el 5% de la capa de ozono en las latitudes medias del sur.

Solo en los últimos 5 a 7 años los investigadores comenzaron a reconocer que las fuertes columnas de humo de los incendios forestales podrían llegar a la estratosfera, dijo el especialista en lidar Albert Ansmann del Instituto Leibniz para la Investigación Troposférica en Alemania, que no participó en el nuevo estudio.

Cuando se trataba del agotamiento del ozono, "nadie realmente estaba pensando en los incendios forestales y el humo", dijo.

Los CFC han desaparecido lentamente desde que las Naciones Unidas decidieron unánimemente restringirlos con la aprobación del Protocolo de Montreal en 1987. La capa de ozono está en camino de volver a su estado anterior a la década de 1980 a mediados de la década de 2060 en la Antártida, para 2045 en el Ártico. , y para 2040 en todas partes.

Pero el cambio climático podría complicar esa recuperación, dijeron Stone y Ansmann. En muchas regiones propensas a incendios, como los bosques boreales, se espera que el cambio climático intensifique la frecuencia y la gravedad de los incendios.

Y los incendios no agotan el ozono solo en las regiones donde ocurren: el humo de incendios distantes puede causar aún más estragos en los polos que en las latitudes medias, señaló Ansmann. Él y sus colegas han relacionado los grandes incendios forestales (y su sinergia con las nubes estratosféricas polares) con el agotamiento del ozono del 10% al 30% sobre la Antártida.

Los científicos todavía están aprendiendo cómo se comporta el humo en la estratosfera y cómo interactúa con el ozono. En el futuro, dijo Stone, será importante probar cómo responderá la recuperación del ozono a medida que los incendios forestales se vuelvan más severos debido al cambio climático. También será importante actualizar los estudios antiguos sobre qué tan bien se disuelven los químicos de cloro en líquidos orgánicos, agregó.

El vínculo quizás poco intuitivo entre los incendios forestales y el agotamiento del ozono muestra que es difícil decir qué traerá el futuro a medida que los cambios climáticos se propagan a través de la red de circuitos de retroalimentación que gobiernan el mundo natural.

—Elise Cutts (@elisecutts), escritora científica