Les vagues de chaleur deviennent de plus en plus courantes, sévères et durables. Ces périodes prolongées de temps chaud sont particulièrement dangereuses dans des endroits déjà chauds comme le Texas. En 2023, plus de 300 personnes au Texas sont décédées de la chaleur, selon le Texas Department of State Health Services, le plus depuis que l'État a commencé à suivre ces décès en 1989. Les chercheurs ont constaté que non seulement les températures rendent les vagues de chaleur dangereuses mais aussi l'augmentation liée à la chaleur des polluants aériens.
Bianca Pamela Aridjis-Olivos, étudiante diplômée en aérosol et chimie atmosphérique de la Texas A&M University, a présenté les résultats de son équipe lors de la réunion d'automne de l'American Chemical Society (ACS Fall 2025) du 17 au 21 août.
En 2023, alors que la chaleur intense faisait rage à travers le Texas, Aridjis-Olivos a commencé à travailler avec le mentor de la faculté Renyi Zhang et ses collègues du Center for Atmospheric Chemistry and the Environment (CACE) à Texas A&M. Étant donné que les vagues de chaleur devraient aggraver les États-Unis au cours des prochaines années, l'équipe de CACE était motivée à déterminer l'impact de la chaleur extrêmement impactant la chimie atmosphérique et la qualité de l'air.
Les chercheurs ont conçu et mené une étude pilote de la chimie atmosphérique pendant la vague de chaleur du Texas août 2024. Ils ont collecté des échantillons d'air tout au long de la journée et de la nuit du 5 août au 3 septembre sur le campus universitaire à College Station, TX, où les températures variaient de 90 à 106 degrés Fahrenheit (32 à 41 degrés Celsius). De plus, l'échantillonnage d'air s'est produit lorsqu'il n'y avait pas d'incendies de forêt à proximité, isolant les effets de la vague de chaleur elle-même sans l'influence de la fumée de forêt sur la qualité de l'air.
Les chercheurs ont analysé les échantillons d'air pour les polluants de la santé publique, notamment les oxydes d'azote, l'ozone, les composés organiques volatils (COV) et les nanoparticules. Pour ce travail, ils ont utilisé une suite d'instruments sensibles pour détecter les gaz traces et mesurer les propriétés des aérosols, y compris un spectromètre de masse de temps de réaction de protons (PTR-TOF-4000).
« Vous pouvez y penser comme un nez super sensible », a expliqué Aridjis-Olivos, ajoutant que le PTR-TOF-4000 renifle alors pour les COV « les marque doucement afin qu'ils puissent être identifiés et pesés en temps réel. »
Les résultats ont montré les niveaux d'ozone, les COV oxygénés et les nanoparticules riches en acide qui ont augmenté en concentration avec des températures extérieures. Les chercheurs ont également observé des niveaux accrus de polluants aéroportés créés par les réactions chimiques alimentées par la lumière du soleil dans l'air.
Ils ont notamment découvert que, pendant les vagues de chaleur, les arbres libèrent des émissions de COV plus naturelles, y compris l'isoprène, un précurseur de l'ozone, qui pourrait être nocif dans des endroits fortement boisés, comme College Station.
« Il était vraiment surprenant de voir comment ces émissions des arbres augmentent pendant les vagues de chaleur et interagissent avec la pollution de l'air », explique Aridjis-Olivos, se référant aux amples chênes de la région.
« En eux-mêmes, les émissions des arbres ne sont pas dangereuses. C'est quand ils réagissent avec d'autres émissions sous un fort rayonnement solaire que nous obtenons une ozone élevée et des aérosols organiques secondaires qui sont dangereux pour la santé publique. »
Les chercheurs analysent actuellement des données supplémentaires de leur travail sur le terrain d'août 2024. En attendant, ils partagent des recommandations pour rester en sécurité pendant les vagues de chaleur:
- Restez à l'intérieur pendant les heures de pointe du soleil (généralement de midi à 16 h), lorsque les températures et les niveaux d'ozone sont les plus élevés.
- Évitez de faire de l'exercice ou de faire des déplacements près des routes principales ou des points chauds urbains pendant une chaleur extrême.
- Gardez un œil sur l'indice local de la qualité de l'air et ajustez les plans extérieurs en conséquence, lorsque cela est possible.
- Gardez les fenêtres fermées pour limiter l'exposition aux polluants atmosphériques extérieurs.
Bien que ces conseils puissent aider à court terme, les chercheurs disent que les progrès réels dépendent de la compréhension de la façon dont le changement climatique affecte la chimie atmosphérique et la qualité de l'air afin que les scientifiques puissent mieux prédire la formation des polluants et protéger la santé publique.
