In laboratoriumstudies van natuurbranden, salpeterigzuur lijkt een minder belangrijke acteur, vaak ondervertegenwoordigd in atmosferische modellen. Maar in de echte wereld, tijdens bosbranden, de chemische stof speelt een leidende rol - piekt naar niveaus die aanzienlijk hoger zijn dan wetenschappers hadden verwacht, toenemende ozonvervuiling veroorzaken en de luchtkwaliteit schaden, volgens een nieuwe studie onder leiding van de Universiteit van Colorado Boulder en het Belgisch Instituut voor Ruimte-Aëronomie.

"We ontdekten dat de salpeterzuurniveaus in bosbrandpluimen wereldwijd twee tot vier keer hoger zijn dan verwacht, " zei Rainer Volkamer, CIRES-collega, hoogleraar scheikunde aan CU Boulder en co-hoofdauteur van de Natuur Geowetenschappen studie. "De chemische stof kan uiteindelijk leiden tot de vorming van long- en gewasschadelijke ozonvervuiling benedenwinds van branden."

Salpeterigzuur in rook van bosbranden versnelt de vorming van een oxidatiemiddel, het hydroxylradicaal of OH. Onverwacht, salpeterigzuur was verantwoordelijk voor ongeveer 60 procent van de OH-productie in de rookpluimen wereldwijd, schatte het team - het is verreweg de belangrijkste voorloper van OH in verse vuurpluimen. De hydroxylradicaal, dan, kan broeikasgassen afbreken, en het kan ook de chemische productie van ozonvervuiling versnellen - op sommige plaatsen met wel 7 delen per miljard. Dat is genoeg om de ozonniveaus boven de gereguleerde niveaus te brengen (bijv. 70 ppb in de Verenigde Staten).

"Brandomvang en brandomstandigheden in de echte wereld laten een hoger salpeterigzuur zien dan momenteel kan worden verklaard op basis van laboratoriumgegevens, en dit toegevoegde salpeterigzuur zorgt voor snellere chemie om ozon te vormen, oxidanten en modificeert aërosolen in natuurbrandrook, ' zei Volkamer.

Salpeterig zuur, terwijl overvloedig na wildvuur, degradeert snel in zonlicht, en is dus buitengewoon moeilijk om wereldwijd te bestuderen. Dus het CU Boulder-team werkte samen met Europese collega's om twee sets gegevens te combineren:1) wereldwijde metingen van een satellietinstrument dat TROPOMI salpeterigzuur heeft waargenomen in bosbrandpluimen over de hele wereld, en 2) aangepaste instrumenten die in vliegtuigen zijn gevlogen tijdens een natuurbrandonderzoek in 2018 in de Pacific Northwest tijdens de BB-FLUX-campagne. Opmerkelijk, het team was in staat om bijna gelijktijdige metingen te vergelijken die binnen enkele minuten werden gedaan door de satelliet die op een pluim neerkeek, en het op een vliegtuig gebaseerde instrument dat van onderaf in dezelfde pluim kijkt.

"Een pluim voor de piloten en het hele team voor het actief omgaan met deze fundamentele bemonsteringsuitdaging, "Zelfde Volkamer. "Gelijktijdige metingen uitgevoerd op verschillende temporele en ruimtelijke schalen hebben ons geholpen te begrijpen en te gebruiken wat de eerste globale metingen van salpeterigzuur door onze Belgische collega's zijn." Met de nieuwe vergelijking in de hand, Volkamer en zijn collega's, waaronder Nicolas Theys, de hoofdauteur van het onderzoek van BIRA - kon vervolgens satellietgegevens van een groot aantal bosbranden in alle belangrijke ecosystemen over de hele planeet onderzoeken om de salpeterigzuuremissies te beoordelen.

De chemische stof is overal consistent hoger dan verwacht, maar de niveaus verschillen afhankelijk van het landschap. "De uitstoot van salpeterzuur ten opzichte van andere gassen die betrokken zijn bij de vorming van ozon, varieerde per ecosysteem, met de laagste in savannes en graslanden en de hoogste in extratropische groenblijvende bossen, " zei Kyle Zarzana, scheikunde postdoctoraal wetenschapper bij CU Boulder die leiding gaf aan de inzet van instrumenten voor de vliegtuigmetingen, en co-auteur van het nieuwe artikel.

"Wildfire-rook bevat veel sporengassen en aerosolen die het zicht en de volksgezondheid over grote afstanden nadelig beïnvloeden, zoals we onlangs hebben gezien van branden die woeden in het westen van de Verenigde Staten die de luchtkwaliteit aan de oostkust beïnvloeden, " zei Volkamer. "Onze bevindingen onthullen een chemisch zeer actief ingrediënt van deze rook, en ons helpen om beter bij te houden, aangezien fotochemie de emissies benedenwinds snel wijzigt."