Poluição de Manaus inibe fotossíntese e reduz chuvas

Está comprovado: a poluição urbana produzida pela cidade de Manaus tem influência direta – e potencialmente prejudicial – sobre a biogeoquímica da floresta amazônica.

Por onde passa, a pluma de poluição que emana da capital amazonense interfere nos mecanismos de produção de partículas de aerossóis, com consequências nos mecanismos de formação de nuvens, sua evolução e a produção de chuva.

A interação da pluma urbana com as emissões naturais da floresta produz ozônio em níveis que podem ser fitotóxicos para a vegetação.

É o que mostra o artigo “ Fotoquímica do isopreno sobre a Floresta Amazônica ”, que acaba de ser publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Trata-se de um dos primeiros resultados da campanha científica internacional GoAmazon, um grande experimento realizada ao longo de 2014 e 2015 ao redor de Manaus, envolvendo vários projetos financiados pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos (DoE, na sigla em inglês), a Fapesp e a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas (Fapeam), entre outros parceiros.

O projeto liderado por Artaxo, “ GoAmazon: Interação da pluma urbana de Manaus com emissões biogênicas da Floresta Amazônica ”, foi desenvolvido no âmbito do Programa de Pesquisa sobre Mudanças Climáticas da Fapesp, e utilizou, entre outros recursos, dois aviões de pesquisa com instrumentos de última geração que sobrevoaram extensivamente a Amazônia central ao longo de 2014 (Mais informações em: agencia.Fapesp.br/20150/ ).

“O foco dos estudos foi desvendar os mecanismos de interação entre as emissões de Manaus e as da floresta”, diz Paulo Artaxo, professor do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (USP) e um dos coordenadores do experimento GoAmazon.

Com cerca de 400 trabalhos publicados e mais de 12 mil citações, Artaxo foi um dos quatro brasileiros citados no início do ano entre os pesquisadores “mais influentes” do mundo pela empresa Thomson Reuters.

Segundo Artaxo, a floresta emite naturalmente os chamados compostos orgânicos voláteis (VOCs) como parte do seu metabolismo. Uma vez na atmosfera, os VOCs interagem com outros gases e são oxidados.

Esse processo tem papel fundamental na formação de nuvens e, consequentemente, da chuva que cai na região.

É neste ponto que a pluma de poluição manauara mostra a sua influência. As emissões que saem das chaminés industriais e dos escapamentos da frota de veículos formam uma pluma de poluentes na troposfera sobre Manaus.

Tal pluma é continuamente transportada pelos ventos para longe da cidade, geralmente na direção oeste, formando uma mancha atmosférica que se estende por 100, 200 e até 300 quilômetros (km) de distância.

Os gases poluentes da pluma alteram as reações químicas dos VOCs na atmosfera, produzindo mais ozônio e mais partículas de aerossóis do que ocorreria naturalmente longe da presença da pluma de poluição. “O ozônio é um gás fitotóxico. Ele é tóxico para as plantas em altas concentrações”, diz Artaxo.

A concentração normal de ozônio na troposfera da Amazônia é muito baixa, de 10 a 15 partes por bilhão (ppb) no meio do dia. Por onde passa a pluma poluente de Manaus, as concentrações de ozônio quadruplicam, saltando para 40 a 50 ppb.

“A maior concentração de ozônio inibe a fotossíntese, pois faz com que os estômatos não se abram para a realização da fotossíntese. Como resultado, as plantas absorvem menos carbono da atmosfera. Nessas condições, a vegetação tem a fotossíntese reduzida”, afirma Artaxo.

“Uma exposição de longo prazo da vegetação a elevadas concentrações de ozônio levaria a uma redução na quantidade de biomassa da floresta que estiver sob a influência da pluma de Manaus.”

Tal redução ainda não foi verificada in loco, sublinha o físico brasileiro.

“Esta aferição é muito difícil. Requer um monitoramento de longo prazo. Sabemos do efeito nocivo das altas concentrações de ozônio sobre as plantas graças aos estudos em estufas artificiais. Quando as plantas são submetidas a concentrações de ozônio de 40 a 50 ppb, a fotossíntese é reduzida. Estamos neste momento desenhando novos experimentos que vão tentar quantificar qual seria o efeito da pluma de Manaus na floresta,” completa Artaxo.

Interações entre partículas

Um segundo efeito importante observado no experimento GoAmazon diz respeito às interações entre as partículas formadas pela interação dos VOCs naturais da floresta com os óxidos de nitrogênio emitidos pelos carros e indústrias.

Foi observada uma produção alta de partículas como resultado da interação da poluição com as emissões da floresta.

Essas partículas afetam os mecanismos de formações de nuvens, formando gotas menores, que demoram mais para crescer e evoluir, potencialmente diminuindo a chuva para nuvens formadas a partir da interação entre a poluição com as emissões da floresta.

“Ainda não temos uma quantificação precisa do efeito, só estudamos os mecanismos até o momento”, afirma Artaxo.

A compreensão de tais efeitos terá aplicação em toda a Amazônia, dado que a pluma de poluição sobre a floresta não é uma exclusividade da área urbana de Manaus.

Ela existe, em menor grau, em todas as outras cidades amazônicas, como Belém, Santarém, Porto Velho e Rio Branco.

O artigo Isoprene photochemistry over the Amazon rainforest (doi: 10.1073/pnas.1524136113), assinado por Artaxo e Yingjun Liu, Joel Brito, Matthew R. Dorris, Jean C. Rivera-Rios, Roger Seco, Kelvin H. Bates, Sergio Duvoisin Jr, Frank N. Keutsch, Saewung Kim, Allen H. Goldstein, Alex B. Guenther, Antonio O. Manzi, Rodrigo A. F. Souza, Stephen R. Springston, Thomas B. Watson, Karena A. McKinney, and Scot T. Martin, publicado em Proceedings of the National Academy of Sciences, está acessível no endereço: http://www.pnas.org/content/early/2016/05/10/1524136113.abstract.

Está comprovado: a poluição urbana produzida pela cidade de Manaus tem influência direta – e potencialmente prejudicial – sobre a biogeoquímica da floresta amazônica.

Por onde passa, a pluma de poluição que emana da capital amazonense interfere nos mecanismos de produção de partículas de aerossóis, com consequências nos mecanismos de formação de nuvens, sua evolução e a produção de chuva.

A interação da pluma urbana com as emissões naturais da floresta produz ozônio em níveis que podem ser fitotóxicos para a vegetação.

É o que mostra o artigo “ Fotoquímica do isopreno sobre a Floresta Amazônica ”, que acaba de ser publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Trata-se de um dos primeiros resultados da campanha científica internacional GoAmazon, um grande experimento realizada ao longo de 2014 e 2015 ao redor de Manaus, envolvendo vários projetos financiados pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos (DoE, na sigla em inglês), a Fapesp e a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas (Fapeam), entre outros parceiros.

O projeto liderado por Artaxo, “ GoAmazon: Interação da pluma urbana de Manaus com emissões biogênicas da Floresta Amazônica ”, foi desenvolvido no âmbito do Programa de Pesquisa sobre Mudanças Climáticas da Fapesp, e utilizou, entre outros recursos, dois aviões de pesquisa com instrumentos de última geração que sobrevoaram extensivamente a Amazônia central ao longo de 2014 (Mais informações em: agencia.Fapesp.br/20150/ ).

“O foco dos estudos foi desvendar os mecanismos de interação entre as emissões de Manaus e as da floresta”, diz Paulo Artaxo, professor do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (USP) e um dos coordenadores do experimento GoAmazon.

Com cerca de 400 trabalhos publicados e mais de 12 mil citações, Artaxo foi um dos quatro brasileiros citados no início do ano entre os pesquisadores “mais influentes” do mundo pela empresa Thomson Reuters.

Segundo Artaxo, a floresta emite naturalmente os chamados compostos orgânicos voláteis (VOCs) como parte do seu metabolismo. Uma vez na atmosfera, os VOCs interagem com outros gases e são oxidados.

Esse processo tem papel fundamental na formação de nuvens e, consequentemente, da chuva que cai na região.

É neste ponto que a pluma de poluição manauara mostra a sua influência. As emissões que saem das chaminés industriais e dos escapamentos da frota de veículos formam uma pluma de poluentes na troposfera sobre Manaus.

Tal pluma é continuamente transportada pelos ventos para longe da cidade, geralmente na direção oeste, formando uma mancha atmosférica que se estende por 100, 200 e até 300 quilômetros (km) de distância.

Os gases poluentes da pluma alteram as reações químicas dos VOCs na atmosfera, produzindo mais ozônio e mais partículas de aerossóis do que ocorreria naturalmente longe da presença da pluma de poluição. “O ozônio é um gás fitotóxico. Ele é tóxico para as plantas em altas concentrações”, diz Artaxo.

A concentração normal de ozônio na troposfera da Amazônia é muito baixa, de 10 a 15 partes por bilhão (ppb) no meio do dia. Por onde passa a pluma poluente de Manaus, as concentrações de ozônio quadruplicam, saltando para 40 a 50 ppb.

“A maior concentração de ozônio inibe a fotossíntese, pois faz com que os estômatos não se abram para a realização da fotossíntese. Como resultado, as plantas absorvem menos carbono da atmosfera. Nessas condições, a vegetação tem a fotossíntese reduzida”, afirma Artaxo.

“Uma exposição de longo prazo da vegetação a elevadas concentrações de ozônio levaria a uma redução na quantidade de biomassa da floresta que estiver sob a influência da pluma de Manaus.”

Tal redução ainda não foi verificada in loco, sublinha o físico brasileiro.

“Esta aferição é muito difícil. Requer um monitoramento de longo prazo. Sabemos do efeito nocivo das altas concentrações de ozônio sobre as plantas graças aos estudos em estufas artificiais. Quando as plantas são submetidas a concentrações de ozônio de 40 a 50 ppb, a fotossíntese é reduzida. Estamos neste momento desenhando novos experimentos que vão tentar quantificar qual seria o efeito da pluma de Manaus na floresta,” completa Artaxo.

Interações entre partículas

Um segundo efeito importante observado no experimento GoAmazon diz respeito às interações entre as partículas formadas pela interação dos VOCs naturais da floresta com os óxidos de nitrogênio emitidos pelos carros e indústrias.

Foi observada uma produção alta de partículas como resultado da interação da poluição com as emissões da floresta.

Essas partículas afetam os mecanismos de formações de nuvens, formando gotas menores, que demoram mais para crescer e evoluir, potencialmente diminuindo a chuva para nuvens formadas a partir da interação entre a poluição com as emissões da floresta.

“Ainda não temos uma quantificação precisa do efeito, só estudamos os mecanismos até o momento”, afirma Artaxo.

A compreensão de tais efeitos terá aplicação em toda a Amazônia, dado que a pluma de poluição sobre a floresta não é uma exclusividade da área urbana de Manaus.

Ela existe, em menor grau, em todas as outras cidades amazônicas, como Belém, Santarém, Porto Velho e Rio Branco.

O artigo Isoprene photochemistry over the Amazon rainforest (doi: 10.1073/pnas.1524136113), assinado por Artaxo e Yingjun Liu, Joel Brito, Matthew R. Dorris, Jean C. Rivera-Rios, Roger Seco, Kelvin H. Bates, Sergio Duvoisin Jr, Frank N. Keutsch, Saewung Kim, Allen H. Goldstein, Alex B. Guenther, Antonio O. Manzi, Rodrigo A. F. Souza, Stephen R. Springston, Thomas B. Watson, Karena A. McKinney, and Scot T. Martin, publicado em Proceedings of the National Academy of Sciences, está acessível no endereço: http://www.pnas.org/content/early/2016/05/10/1524136113.abstract.