Bosbranden in de zomer verhogen de luchtvervuiling aanzienlijk meer dan eerder werd aangenomen.

Natuurlijk brandend hout en borstels lanceren zogenaamde fijne deeltjes in de lucht met een snelheid die drie keer zo hoog is als de niveaus die worden vermeld in emissie-inventarissen van het U.S. Environmental Protection Agency, volgens een nieuwe studie. De microscopisch kleine vlekjes die aerosolen vormen, vormen een gevaar voor de menselijke gezondheid, vooral naar de longen en het hart.

"Het verbranden van biomassa veroorzaakt veel vervuiling. Dit zijn echt slechte aerosolen om in te ademen vanuit gezondheidsoogpunt, " zei onderzoeker Greg Huey van het Georgia Institute of Technology, die de studie leidde. Het onderzoek beschrijft ook andere chemicaliën in natuurbrandrook, sommige nooit eerder gemeten, en het verhoogt de geschatte jaarlijkse uitstoot van fijnstof in het westen van de Verenigde Staten aanzienlijk.

De eerdere EPA-gegevens waren gebaseerd op pluimmonsters die werden genomen in gecontroleerde brandwonden die waren ontstoken door bosbouwprofessionals. Pluimen zo grondig meten, vanuit de lucht, direct in het midden van een bosbrand was voor dit onderzoek niet mogelijk geweest.

Duik in de pluim

Unieke onderzoeksmissies hebben vliegtuigen ingezet om door de pluimen van drie grote bosbranden te ploegen, inclusief de 2013 Rim Fire, de op twee na grootste bosbrand in de geschiedenis van Californië. Een ensemble van instrumenten die uit de flanken van NASA en het Amerikaanse Department of Energy-vliegtuigen staken, stelde teams van onderzoekers aan boord in staat om chemicaliën en deeltjes in realtime te meten en massa's gegevens te verzamelen, waarop de nieuwe studie is gebaseerd.

“We zijn eigenlijk gaan meten, recht boven het vuur, wat kwam er uit, " zei Hoei, een professor in Georgia Tech's School of Earth and Atmospheric Sciences, die hij ook voorzit.

Bob Yokelson, een professor in atmosferische chemie aan de Universiteit van Montana heeft een leidende rol gespeeld in veel aspecten van het onderzoek en zat in een groep van ongeveer 20 wetenschappers die de instrumenten selecteerden die op het grote NASA-vliegtuig moesten worden geïnstalleerd. "We hoefden echt niet zonder alles wat we heel graag wilden, " zei hij. Yokelson hielp ook bij het ontwerpen van de vliegroutes.

Georgia Tech had instrumenten en wetenschappers in het NASA DC-8-vliegtuig. Onderzoekers verbonden aan in totaal meer dan een dozijn universiteiten en organisaties namen deel aan het verzamelen of analyseren van gegevens. De wetenschappers publiceerden hun peer-reviewed resultaten op 14 juni in de Journal of Geophysical Research:Atmosferen .

"Dit document zal naar verwachting dienen als basis voor de volgende NASA-missie voor het monitoren van chemische brandblussers, ' zei Huy.

Raffinaderij in vlammen

methanol, benzeen, ozonprecursoren en andere schadelijke emissies die worden verzameld door pluimen van bosbranden, kunnen het laten klinken alsof een olieraffinaderij in vlammen opging. Dat is niet zo vergezocht, zoals olie en andere fossiele brandstoffen afkomstig zijn van oude biomassa.

"Je kunt de rook zien, en het is niet voor niets donker, ' zei Huey. 'Als je bosbranden gaat meten, je krijgt alles wat er is om te meten. Je begint je soms af te vragen wat daar allemaal in zit."

De studie vond veel organische chemicaliën in de bosbrandpluimen, en door technologische vooruitgang konden ze voor het eerst bepaalde nitraten in de rook detecteren. Maar het verbranden van biomassa lijkt geen dominante bron van deze chemische verontreinigende stoffen te zijn. en de belangrijkste bevindingen van de studie hadden betrekking op de fijne deeltjes.

fijnstof, waarvan sommige oxidanten bevatten die genetische schade veroorzaken, zijn in de resulterende aerosolen. Ze kunnen over lange afstanden afdrijven naar bewoonde gebieden.

Mensen worden blootgesteld aan schadelijke aerosolen uit industriële bronnen, te, maar branden produceren meer aerosol per hoeveelheid verbrande brandstof. "Auto's en energiecentrales met controle op vervuiling verbranden dingen veel schoner, ' zei Huy.

Ook stijgen verschillende aerosolen op in de atmosfeer, maar hun netto-effect op de opwarming of afkoeling van de aarde is nog steeds onzeker, omdat sommige aerosolen zonlicht weg van de aarde weerkaatsen, en anderen, in tegenstelling tot, warmte vasthouden in de atmosfeer.

Voorgeschreven verbrandingen

Naarmate het broeikaseffect de bosbranden in omvang en aantal doet toenemen, de daaruit voortvloeiende vervuiling groeit met hen mee. Door professionele, door mensen geïnitieerde verbrandingen op te voeren, kan deze uitstoot worden verminderd. de studie suggereerde.

Zogenaamde voorgeschreven verbrandingen voorkomen of verminderen natuurbranden, en ze lijken veel minder vervuiling per oppervlakte-eenheid te produceren dan bosbranden, aldus de studie.

"Een voorgeschreven brand kan vijf ton biomassabrandstof per hectare verbranden, overwegende dat een natuurbrand 30 kan verbranden, " zei Yokelson, die tientallen jaren van onderzoek heeft gewijd aan biomassabranden. "Deze studie toont aan dat bosbranden ook drie keer meer aerosol per ton verbrande brandstof uitstoten dan voorgeschreven branden."

Hoewel er nog meer bekend moet worden over de emissies van professionele, voorgeschreven verbrandingen, dit nieuwe onderzoek maakt duidelijk dat bosbranden veel meer verbranden en veel meer vervuilen. De gegevens zullen ook helpen bij het verbeteren van de algemene schattingen van de uitstoot van natuurbranden.

Brandpreventieprofessionals volgen strikte regels voor het uitvoeren van voorgeschreven brandwonden om calamiteiten te voorkomen en vervuiling met de wind mee naar bevolkte gebieden te sturen. De onderzoekers raden onervaren mensen niet aan om biomassa te verbranden, omdat dit bijdraagt ​​aan luchtvervuiling en tragische branden kan veroorzaken, inclusief bosbranden.

Intimiderende vluchten

Experimenten zoals deze bij echte natuurrampen zijn ongebruikelijk, niet alleen vanwege de zeldzaamheid om zulke geweldige instrumenten in elkaar te zetten en ze in de lucht te brengen. De vluchten kunnen ook gevaarlijk zijn. Pluimen zijn niet alleen gevuld met gifstoffen, maar hun turbulentie gooit vliegtuigen in het rond, technologie en onderzoekers wakker schudden.

"De rook lekt in de cabine en maakt je misselijk, " zei Yokelson, die vele jaren geleden begon met het vliegen van pluimmissies. "Je probeert aantekeningen te maken, bedien je instrument, kijk naar het vuur, praten via de headset, en krijg foto's. En op hetzelfde moment, het is waanzinnig hobbelig. Normaal gesproken, als je in een kleiner vliegtuig zit, je maag is niet al te blij."

Ook, bosbranden duiken onaangekondigd op, dus vluchtschema's moeten op korte termijn worden opgesteld rond strikte voorschriften die normaal gesproken vluchten in de buurt van bosbranden verbieden. Onderzoeksvliegtuigen moeten ook samenwerken met regionale autoriteiten om te voorkomen dat ze elkaar kruisen met blusvliegtuigen.

De zeldzame gegevens die de vluchten van NASA's SEAC4RS-missie en de BBOP-missie van het Department of Energy hebben opgeleverd, zullen het begrip van de verontreinigende stoffen die van nature verbrandende biomassa in de lucht werpen, aanzienlijk vergroten.