Mecanismos de formação e evolução de nanopartículas orgânicas na atmosfera amazônica

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Meller, Bruno Backes
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: aerossóis orgânicos secundários; amazon; amazônia; atmospheric nucleation; formação de novas partículas; new particle formation; nucleação atmosférica; secondary organic aerosols
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-05082025-092333/

Apesar da importância global da Floresta Amazônica, persistem grandes lacunas quanto aos mecanismos de formação de nanopartículas atmosféricas na região, que diferem substancialmente dos observados em outros ambientes do planeta. Essas nanopartículas têm um papel climatológico fundamental, pois afetam o balanço radiativo e atuam como núcleos de condensação de nuvens (CCN), influenciando a formação de nuvens e precipitação. A atmosfera amazônica, especialmente durante a estação chuvosa, apresenta características próximas à condições pré-industriais, sendo um cenário ideal para investigar processos naturais ainda pouco compreendidos de formação, crescimento e transformação de aerossóis. Foram analisadas séries temporais de uma década de composição química e distribuição de tamanho de aerossóis finos (PM) no sítio ATTO, complementadas por campanhas intensivas dedicadas à caracterização de compostos orgânicos oxigenados (OOMs) gasosos e nanopartículas recém-formadas. Os resultados mostram que aerossóis orgânicos secundários (SOA) dominam a composição do PM durante todo o ano, com maior contribuição de produtos de oxidação de isopreno e outros compostos pouco oxigenados na estação chuvosa. Observamos aumento de aerossóis altamente oxigenados e de queima de biomassa durante a estação seca. A variabilidade do PM é modulada por processos sazonais e, sobretudo, por uma variabilidade intrasazonal acentuada, mesmo fora do período típico de queimadas. Em fevereiro e março, devido ao transporte de massas de ar africanas, a fração de aerossóis orgânicos (OA) atinge seu mínimo anual (74%), enquanto Black Carbon (BC) e sulfato alcançam seus máximos (8% e 10%). Em maio/junho, a fração de OA é máxima (84%), enquanto BC e sulfato são mínimos, refletindo o predomínio de processos biogênicos locais. Observa-se ainda um processamento químico vertical rápido do SOA, com aumento da razão oxigênio/carbono de 0.74 em 60 m para 1.09 em 325 m. A análise da distribuição de tamanho de partículas revelou, pela primeira vez, a ocorrência de um processo contínuo de formação de novas partículas (Quiet NPF), com taxa média de crescimento (GR) de 2,4 nm h¹ e responsável por cerca de 47% das partículas de 1025 nm durante a estação chuvosa. Medidas originais permitiram identificar mais de 700 espécies distintas de OOMs e outros compostos de baixa volatilidade, incluindo ELVOCs e ULVOCs, fortemente associados à formação de clusters moleculares atmosféricos. O perfil químico dos OOMs mostrou-se sensível à temperatura, com redução de ULVOCs e ELVOCs de cadeia longa e aumento relativo de MSA e compostos derivados de monoterpenos (C) e isopreno (C) em condições mais quentes, influenciando diretamente a nucleação e o crescimento de nanopartículas. Os resultados revelam que a composição e a dinâmica dos aerossóis na Amazônia são moduladas por processos mais complexos do que a simples distinção entre estação seca e chuvosa, e que mecanismos silenciosos de nucleação e a variabilidade química dos OOMs desempenham papel fundamental e anteriormente desconhecido na manutenção da população atmosférica de nanopartículas. Essas características são essenciais para aprimorar a representação dos aerossóis tropicais em modelos climáticos, sobretudo no contexto de rápidas mudanças ambientais na Amazônia.