Quando o ar abriga matéria nociva, como va­rus ou produto qua­mico ta³xico, nem sempre éfa¡cil detectar prontamente esse perigo. Se espalhadas de forma maliciosa ou acidental, quanto rápido e quanto longe as plumas perigosas podem viajar por uma cidade? O que os gerentes de emergaªncia poderiam fazer em resposta?

Essas foram perguntas que cientistas, autoridades de saúde pública e agaªncias governamentais investigaram com um estudo de fluxo de ar realizado recentemente na cidade de Nova York. Em 120 locais em todos os cinco bairros da cidade, uma equipe liderada pelo MIT Lincoln Laboratory coletoupartículas de teste seguras e gases liberados anteriormente nas estações de metra´ e nas ruas, rastreando suas jornadas. O exerca­cio mediu a distância percorrida pelos materiais e quais eram suas concentrações quando detectadas.

Espera-se que os resultados melhorem os modelos de dispersão no ar e, por sua vez, ajudem os planejadores de emergaªncia a melhorar os protocolos de resposta se ocorrer um evento qua­mico ou biola³gico real. 

O estudo foi realizado no a¢mbito do Projeto de Dispersão de Ameaa§as Urbanas da Diretoria de Ciência e Tecnologia (S&T) do Departamento de Segurança Interna (DHS). O projeto éamplamente conduzido pelo Grupo de Sistemas de Contra-Armas de Destruição em Massa (CWMD) do Lincoln Laboratory para melhorar as defesas nacionais contra ameaa§as aanãreas. Este exerca­cio seguiu um estudo semelhante, embora muito menor, em 2016, que se concentrou principalmente no sistema de metra´ de Manhattan.

“A ideia era observar comopartículas e gases se movem em ambientes urbanos, comea§ando com foco nos metra´s”, diz Mandeep Virdi, pesquisador do CWMD Systems Group que ajudou a liderar os dois estudos.

Aspartículas e gases usados ​​no estudo são seguros para dispersar. Aspartículas são compostas principalmente de açúcar maltodextrina e foram usadas em exerca­cios anteriores de segurança pública. Para permitir que os pesquisadores rastreiem aspartículas, aspartículas são modificadas com pequenas quantidades de DNA sintanãtico que atua como um "ca³digo de barras" aºnico. Este ca³digo de barras corresponde ao local de onde a parta­cula foi liberada e ao dia da liberação. Quando essaspartículas são posteriormente coletadas e analisadas, os pesquisadores podem saber exatamente de onde vieram.

A equipe do laboratório liderou o processo de liberação daspartículas e coleta das amostras departículas para análise. Um pequeno pulverizador éusado para aerossolizar aspartículas no ar. Amedida que aspartículas fluem pela cidade, algumas ficam presas em filtros instalados nos diversos locais de coleta dispersos. 

Para tornar os processos mais eficientes para este grande estudo, a equipe construiu cabea§as de filtro especiais que giravam em vários filtros, economizando tempo gasto revisitando um local de coleta. Eles também desenvolveram um sistema usando tags NFC (near-field communication) para simplificar a catalogação e rastreamento de amostras e equipamentos por meio de um aplicativo ma³vel. 

Os pesquisadores ainda estãoprocessando as aproximadamente 5.000 amostras que foram coletadas durante a campanha de medição de cinco dias. Os dados ira£o alimentar os modelos de dispersão departículas existentes para melhorar as simulações. Um desses modelos, do Argonne National Laboratory, foca em ambientes de metra´, e outro modelo do Los Alamos National Laboratory simula ambientes de cidades acima do solo, levando em consideração edifa­cios e fluxos de ar urbanos em ca¢nions.

Juntos, esses modelos podem mostrar como uma pluma viajaria do metra´ para as ruas, por exemplo. Esses insights permitira£o que os gerentes de emergaªncia na cidade de Nova York desenvolvam estratanãgias de resposta mais informadas, como fizeram após o estudo do metra´ de 2016.

"A grande questãosempre foi, se háuma liberação e a aplicação da lei pode detecta¡-la a tempo, o que vocêrealmente faz? Vocaª fecha o sistema de metra´? O que vocêpode fazer para mitigar esses efeitos? Sabendo que éo fim gol", diz Virdi. 

Um novo programa, chamado Chemical and Biological Defense Testbed, acaba de ser lana§ado para investigar melhor essas questões. Trina Vian, do Lincoln Laboratory, estãoliderando este programa, também sob financiamento de C&T.

“Agora que aprendemos mais sobre como o material étransportado pelo sistema de metra´, este banco de testes estãoprocurando maneiras de mitigar esse transporte de uma maneira sem arrependimentos”, diz Vian.

Segundo Vian, os gerentes de emergaªncia não tem muitas opções além de evacuar a área quando um sensor biola³gico ou qua­mico éacionado. No entanto, os sensores atuais tendem a ter altas taxas de alarmes falsos, principalmente em ambientes sujos. "Vocaª realmente não pode se dar ao luxo de fazer essa chamada de evacuação por engano. Nãoapenas vocêmina a confianção das pessoas no sistema, mas também as pessoas podem se machucar, e pode realmente ser uma situação não ameaa§adora."

O objetivo deste banco de testes édesenvolver arquiteturas e tecnologias que possam permitir uma sanãrie de atividades de resposta apropriadas. Por exemplo, a equipe procurara¡ maneiras de restringir ou filtrar o fluxo de ar no local, sem interromper o tra¡fego, enquanto os socorristas validam um alarme. Eles tambémtestarão o desempenho de novas tecnologias de sensores químicos e biola³gicos.

Tanto Vian quanto Virdi ressaltam a importa¢ncia da colaboração para a realização desses estudos em larga escala e para o enfrentamento do problema dos perigos aanãreos em geral. O programa de teste já estãose beneficiando com o uso de equipamentos fornecidos pela CWMD Alliance, uma parceria do DHS e do Joint Program Executive Office for Chemical, Biological, Radiological and Nuclear Defense.

Uma equipe de cerca de 175 pessoas trabalhou em conjunto no exerca­cio de fluxo de ar, abrangendo a Metropolitan Transportation Authority, New York City Transit, New York City Police Department, Port Authority of New York and New Jersey, New Jersey Transit, New York City Department of Environmental Protection, o Departamento de Saúde e Higiene Mental da cidade de Nova York, as Equipes de Apoio Civil de Armas de Destruição em Massa da Guarda Nacional, a Agência de Proteção Ambiental e os Laborata³rios Nacionais do Departamento de Energia, além do Laborata³rio de C&T e Lincoln.

"Foi realmente tudo sobre trabalho em equipe", reflete Virdi. "Programas como este são o motivo pelo qual eu vim para o Lincoln Laboratory. Ver como a ciência éaplicada de uma maneira que tem resultados reais aciona¡veis ​​e como as agaªncias apreciam o que estamos fazendo tem sido recompensador. a‰ emocionante ver seu programa, especialmente um tão intenso como este."