Utilizando el instrumento, que puede detectar la firma química del amoníaco mediante la luz infrarroja que absorbe, los autores encontraron niveles elevados de gas cerca de varias fuentes, incluidos campos agrícolas, corrales de engorda para ganado, plantas geotérmicas y respiraderos geotérmicos. Las mediciones en partes del Valle Imperial fueron de 2½ a ocho veces más altas que en la comunidad de La Meca del Valle de Coachella, que tenía concentraciones de amoníaco más cercanas a los niveles de fondo.
Aunque no es tóxico por sí solo en bajas concentraciones, el amoníaco es un precursor de la materia particulada, también conocida como contaminación por aerosoles o partículas. Reacciona con otros gases para formar partículas sólidas de sal de amonio lo suficientemente pequeñas como para penetrar el torrente sanguíneo desde los pulmones. Las partículas de menos de 2,5 micrómetros de diámetro, también conocidas como PM2,5, están asociadas con tasas elevadas de asma, cáncer de pulmón y enfermedades cardiovasculares, entre otros resultados negativos para la salud.
«Históricamente, se ha centrado más atención en las fuentes primarias de PM2,5, como las emisiones de los automóviles. Pero con reducciones significativas en esas emisiones y estándares de calidad del aire cada vez más estrictos, existe un interés creciente en comprender las fuentes secundarias que forman partículas en el aire a partir de gases precursores», dijo Sina Hasheminassab, autora principal del artículo e investigador científica del JPL. «Como importante precursor de PM2,5, el amoníaco desempeña un papel clave, pero sus emisiones están mal caracterizadas y poco monitoreadas».
Amoníaco creciente
Estudios anteriores basados en satélites han mostrado niveles crecientes de amoníaco atmosférico, tanto globalmente y en el continental Estados Unidos. Esa investigación reveló tendencias amplias, pero con una resolución espacial del orden de decenas de millas, las mediciones sólo fueron suficientes para identificar variaciones en áreas de cientos de millas cuadradas o más.
El comportamiento químico del amoníaco también plantea un desafío particular de monitoreo: una vez emitido, solo permanece en la atmósfera durante horas antes de reaccionar con otros compuestos. Por el contrario, el dióxido de carbono puede permanecer en el aire durante siglos.
Los aviones y los satélites pueden proporcionar una visión general de las fuentes y la distribución geográfica de las emisiones en un momento dado. Aunque los satélites ofrecen una cobertura más amplia y recurrente, los instrumentos aéreos, al estar más cerca de la fuente, producen datos de mayor resolución y pueden centrarse en ubicaciones específicas en momentos designados.
Esas demostraron ser las capacidades adecuadas para el estudio reciente. Los investigadores volaron con Mako sobre los valles imperial y oriental de Coachella en las mañanas y tardes del 28 de marzo y el 25 de septiembre de 2023, y tomaron mediciones simultáneas en tierra con una estación de monitoreo fija en La Meca operada por el Distrito de Gestión de la Calidad del Aire de la Costa Sur (AQMD) y un espectrómetro móvil desarrollado en la Universidad de California, Riverside.
«El objetivo era demostrar que esta técnica era capaz de proporcionar datos con la precisión requerida que los científicos de aerosoles y potencialmente incluso los organismos reguladores de la calidad del aire podrían utilizar para mejorar la calidad del aire en esas regiones», dijo David Tratt, científico senior de Aerospace Corporation y coautor del artículo. «Terminamos con mapas que identifican múltiples fuentes de amoníaco y pudimos rastrear las columnas de sus fuentes y observarlas fusionándose en nubes más grandes».
Plumas distintas
Durante los vuelos, el equipo recopiló datos sobre la costa sureste del Mar de Salton, que se extiende a ambos lados de los condados de Riverside e Imperial. Allí, Mako reveló pequeñas columnas provenientes de fumarolas geotérmicas que expulsan agua y vapor sobrecalentados que reaccionan con compuestos que contienen nitrógeno en el suelo, liberando amoníaco.
Más al sureste, los resultados mostraron que varias plantas de energía geotérmica emitían amoníaco, principalmente desde sus torres de enfriamiento, como parte de sus operaciones normales.
Aún más al sureste, los investigadores detectaron emisiones de amoníaco, un subproducto de los desechos animales, de las granjas ganaderas del Valle Imperial. Durante el vuelo del 28 de marzo, una columna de la instalación más grande en el área de estudio midió hasta 2,8 kilómetros (1,7 millas) de ancho y se extendió hasta 7,7 kilómetros (4,8 millas) a favor del viento de la fuente.
‘Rompecabezas muy grande’
Como parte del estudio, la estación de monitoreo de La Meca del AQMD registró cambios estacionales en las concentraciones de amoníaco. Dadas las pocas fuentes en el área, los investigadores supusieron que los vientos durante ciertos meses tienden a llevar el gas desde el Valle Imperial al Valle de Coachella.
El estudio subraya los beneficios de la información espacial detallada sobre las emisiones de amoníaco y en parte informó la decisión de la agencia en julio de ampliar su red de monitoreo de amoníaco y extender la vida útil de la estación de La Meca.
Como precursor de las PM2,5, el amoníaco es “una pieza de un rompecabezas muy grande” que, para los residentes del Valle de Coachella, incluye las emisiones de vehículos, el polvo del desierto y las actividades agrícolas, dijo Payam Pakbin, gerente de la Unidad de Tecnologías Avanzadas de Monitoreo de AQMD y coautor del artículo.
«Estas comunidades quieren saber las contribuciones de estas fuentes a la calidad del aire que están experimentando», añadió. «Hallazgos como estos ayudan a nuestra agencia a priorizar mejor qué fuentes requieren la mayor atención y, en última instancia, guían nuestro enfoque hacia aquellas que son la mayor prioridad para lograr reducciones de emisiones en esta comunidad».