Um estudo internacional publicado nesta segunda-feira (2), na revista Nature Communications, identifica um mecanismo até agora subestimado que ajuda a explicar por que partículas recém-formadas na atmosfera conseguem crescer rapidamente e sobreviver em ambientes poluídos. A pesquisa mostra que um forte gradiente na concentração de nanopartículas — isto é, uma distribuição desigual de partículas conforme o tamanho — pode acelerar o crescimento inicial de aerossóis e ampliar substancialmente sua contribuição para o clima e a qualidade do ar.

A formação de novas partículas atmosféricas (NPF, na sigla em inglês) é responsável por mais da metade dos núcleos de condensação de nuvens no planeta, elementos essenciais para a formação de nuvens e para o balanço radiativo da Terra. No entanto, o estágio mais crítico desse processo — o crescimento das partículas do tamanho de cerca de 1 nanômetro até 3 nanômetros — permanecia um enigma.

“Essa é a chamada ‘zona da morte’ das partículas”, afirma Runlong Cai, pesquisador da Fudan University e autor correspondente do estudo. “Se elas não crescerem rápido o suficiente nesse intervalo inicial, são eliminadas por colisões com partículas maiores já presentes na atmosfera.”

Experimentos de laboratório vinham indicando que o crescimento inicial dependeria linearmente da concentração de vapores condensáveis, como o ácido sulfúrico. Mas medições atmosféricas reais, em ambientes que vão de florestas boreais a megacidades, mostravam taxas de crescimento muito superiores às previstas.

No novo trabalho, a equipe analisou dados de sete regiões do mundo, incluindo a estação SMEAR II em Hyytiälä, na Finlândia, e um centro urbano em Pequim. As medições foram realizadas por grupos ligados à University of Helsinki, à Tsinghua University e a outras instituições na Europa e na Ásia.

Os resultados indicam que o chamado gradiente de concentração de nanopartículas (NCG, na sigla em inglês) altera profundamente a dinâmica do crescimento. Em vez de considerar o comportamento de uma partícula isolada, como faziam os modelos tradicionais, o estudo demonstra que a população de partículas recém-formadas apresenta um forte declínio de concentração à medida que o tamanho aumenta. Essa inclinação cria um fluxo líquido de crescimento que favorece a condensação de moléculas orgânicas oxigenadas (OOMs), mesmo abaixo do limite teórico imposto pelo chamado efeito Kelvin.

A análise estatística de 47 eventos intensos de formação de partículas revelou que o NCG aumentou a taxa de crescimento inicial entre 45% e 138%, dependendo do local. Em megacidades com alto nível de poluição, o impacto foi ainda mais dramático: a probabilidade de sobrevivência das partículas recém-formadas até 3 nanômetros cresceu de 12 vezes a mais de duas ordens de magnitude quando o efeito do gradiente foi incorporado aos modelos.

Sem esse crescimento acelerado, estimam os autores, até 95% das partículas recém-nucleadas em ambientes como Pequim seriam eliminadas antes de atingir tamanhos relevantes para o clima ou para a formação de poluição visível.

O estudo também sugere que a importância do mecanismo pode aumentar no futuro. Com a redução global das emissões de dióxido de enxofre — e, consequentemente, de ácido sulfúrico atmosférico — o papel das moléculas orgânicas e do gradiente de concentração tende a se tornar ainda mais central nas projeções climáticas.

“Se não levarmos esse mecanismo em conta, podemos estar subestimando a contribuição da formação de novas partículas para os núcleos de condensação de nuvens”, afirma Juha Kangasluoma, outro autor correspondente, também da University of Helsinki.

Modelos climáticos globais dependem de estimativas precisas da quantidade de partículas que sobrevivem e crescem até se tornarem relevantes para a formação de nuvens. Como os aerossóis exercem um efeito de resfriamento que mascara parte do aquecimento causado por gases de efeito estufa, qualquer revisão na sua dinâmica pode alterar projeções de forçamento radiativo.

Além disso, o mecanismo ajuda a explicar a frequência surpreendentemente alta de eventos de formação de partículas em centros urbanos fortemente poluídos — um fenômeno que intrigava cientistas há mais de uma década.

Ao demonstrar que a própria distribuição das partículas no espaço de tamanhos atua como catalisador do crescimento, o estudo redefine a fronteira entre nucleação e crescimento — processos antes tratados como etapas separadas.

“O crescimento não é apenas uma consequência da nucleação”, resume Cai. “Ele é moldado coletivamente pela população de partículas já existente. E isso muda a forma como devemos modelar a atmosfera.”