I labbstudier av löpeld, salpetersyra verkar vara en mindre skådespelare, ofta underrepresenterad i atmosfäriska modeller. Men i den verkliga atmosfären, under skogsbränder, kemikalien spelar en ledande roll - att öka till betydligt högre nivåer än forskare förväntat sig, driver ökad ozonförorening och skadar luftkvaliteten, enligt en ny studie som leds av University of Colorado Boulder och det belgiska institutet för rymdfärgning.

"Vi upptäckte att salpetersyranivåerna i löpeldar över hela världen är två till fyra gånger högre än förväntat, "sa Rainer Volkamer, CIRES -kollega, professor i kemi vid CU Boulder och medledande författare på Naturgeovetenskap studie. "Kemikalien kan i slutändan driva bildandet av lung- och grödskadande ozonföroreningar mot branden."

Salpetersyra i löpeldrök påskyndar bildandet av ett oxidationsmedel, hydroxylradikalen eller OH. Oväntat, salpetersyra var ansvarig för cirka 60 procent av OH -produktionen i rökrökarna världen över, laget uppskattade - det är överlägset huvudprekursorn för OH i färska eldränder. Hydroxylradikalen, sedan, kan bryta ned växthusgaser, och det kan också påskynda den kemiska produktionen av ozonföroreningar - med så mycket som 7 delar per miljard på vissa ställen. Det räcker för att pressa ozonnivåerna över reglerade nivåer (t.ex. 70 ppb i USA).

"Brandstorlek och brännförhållanden i den verkliga världen visar högre salpetersyra än vad som för närvarande kan förklaras baserat på laboratoriedata, och denna tillsatta salpetersyra driver snabbare kemi till ozon, oxidanter och modifierar aerosoler i brandrök, "Sa Volkamer.

Salpetersyra, medan det är rikligt efter en löpeld, försämras snabbt i solljus, och är därför oerhört svårt att studera globalt. Så CU Boulder -teamet arbetade med europeiska kollegor för att kombinera två uppsättningar data:1) globala mätningar från ett satellitinstrument TROPOMI observerade salpetersyra i löpeldar runt om i världen, och 2) anpassade instrument som flögs på flygplan under en studie av eldsvådan 2018 i Pacific Northwest under BB-FLUX-kampanjen. Anmärkningsvärt, laget kunde jämföra nästan samtidiga mätningar som gjorts inom några minuter genom att satelliten tittade ner på en plume, och det flygplanbaserade instrumentet tittar upp i samma plum underifrån.

"Kudos till piloterna och hela teamet för att aktivt hantera denna grundläggande provtagningsutmaning, "Volkamer sa." Samtidiga mätningar utförda på olika tids- och rumsliga skalor hjälpte oss att förstå och använda de första globala mätningarna av salpetersyra av våra belgiska kollegor. "Med den nya jämförelsen i handen, Volkamer och hans kollegor - inklusive Nicolas Theys, studiens huvudförfattare från BIRA - skulle sedan kunna granska satellitdata från ett stort antal skogsbränder i alla större ekosystem över hela planeten för att bedöma utsläpp av salpetersyra.

Kemikalien är genomgående högre än förväntat överallt, men nivåerna varierar beroende på landskapet. "Utsläpp av salpetersyra i förhållande till andra gaser som är involverade i ozonbildning varierat beroende på ekosystem, med de lägsta i savanner och gräsmarker och högst i extratropiska vintergröna skogar, sa Kyle Zarzana, kemi postdoktor vid CU Boulder som ledde instrumentutplacering för flygmätningarna, och medförfattare på det nya papperet.

"Eldrök innehåller många spårgaser och aerosoler som påverkar synligheten och folkhälsan över stora avstånd negativt, som vi nyligen bevittnat från bränder som härjar i västra USA som påverkar luftkvaliteten på östkusten, "sa Volkamer." Våra fynd avslöjar en kemiskt mycket aktiv ingrediens i denna rök, och hjälpa oss att bättre hålla koll då fotokemi snabbt ändrar utsläpp i vinden. "