野火在全球范围内广泛存在。它们出现在植物丰富的地方 - 例如巴西亚马逊地区正在燃烧的熊熊大火。这种生物质燃烧(BB)可能是环境灾难。

来自BB事件的烟雾产生大量的气溶胶颗粒和气体。这些排放可能导致能见度和健康以及当地和全球气候的重大问题。

由于气候变化，预计未来BB排放量将增加。Tarballs是微观有机BB颗粒，估计贡献高达BB气溶胶质量的30%。由于粪便是BB烟雾中主要的吸光型气溶胶粒子，因此了解它们对气候的影响至关重要。但有关它们如何形成和影响气候变化的细节尚不清楚。

高级研究员Kouji Adachi目前在日本筑波的气象研究所工作，2005年至2011年担任亚利桑那州立大学分子科学学院和地球与太空探索学院的Peter Buseck教授的博士后研究员。

他们的工作引起了纽约厄普顿能源部布鲁克海文国家实验室同事的注意。首席研究员Arthur Sedlacek III和Lawrence Kleinman在大气科学计划的支持下，正在计划生物质燃烧运行期(BBOP)野外活动，其中仪表化飞机将测量野火烟雾中的快速化学变化。

Sedlacek和Kleinman向Buseck询问了参与BBOP的情况，因为采样策略提供了一个理想的天空实验室来研究tarball的形成。

这一结果于9月5日在线发表，发表于“美国国家科学院院刊 ”论文题目“通过生物质燃烧烟雾中有机物的快速化学和物理变化形成球形焦油颗粒”。

该团队的观察表明，通过在烟雾产生后的头几个小时内形成的有机气溶胶的化学和物理变化的组合形成了压力球。

“我非常高兴这篇论文的主题，在2003年的论文中首次报道，其中一个亚利桑那州立大学化学研究生李佳和博士后研究员Mihaly Posfai是主要贡献者;因此分子科学学院而且地球与太空探索学院发挥了重要作用，“布塞克说。

ASU Regents教授Buseck也将获得本月颁发的2019年Roebling奖章，这是美国矿物学会最杰出的矿物学原创研究奖。

“这项关于tarball粒子的研究以及对气候变化的可能影响进一步显示了Buseck研究的广度和多样性，”地球与太空探索学院院长Meenakshi Wadhwa说。“从固态地球化学和矿物学，到大气地球化学，再到宇宙化学，他不断被证明是他所在领域的先驱。”

“Peter Buseck和他的团队已经开发出使用透射电子显微镜以独特有趣的方式研究矿物，陨石和气溶胶粒子，”分子科学学院院长Neal Woodbury教授说。“他的团队目前关于压实球形成的研究结果就是一个很好的例子，将大大改善生物质燃烧对区域和全球气候影响的评估。”

本研究中使用的Tarball是从2013年夏季在美国西北部进行的BBOP活动期间采集的大型野火中采集的。该团队使用湾流-1研究飞机，通过烟雾反复飞行收集野火气溶胶颗粒。使用透射电子显微镜测量超过10,000个颗粒的形状和组成，使用扫描透射X射线光谱法进行压实球的详细化学分析。

分析表明，随着颗粒年龄的增长，压缩气溶胶颗粒的比例会增加。此外，氮和氧相对于钾的压降比和颗粒圆度也随颗粒年龄而增加。

总之，由于气候变化，未来几十年预计包括粪便在内的BB排放量将增加。该研究通过化学和微观物理分析揭示了它们的形成过程。该研究结果可用于通过考虑老化过程中的压球形状，粘度和成分变化来改善卫星数据和地面观测中BB烟的解释，并提供更好的气候模型影响估算。