五年前，研究人員乘坐一架熱氣騰騰的Gulfstream-1研究飛機，在亞馬遜雨林的原始空氣和附近受污染的空氣之間盤旋，在飛機上待了三個小時。這就像一次穿越時間的旅行，科學家們在兩種截然不同的環境中穿梭，採集具有當今工業環境特徵的空氣樣本，以及未受污染的空氣樣本，就像工業時代之前那樣。

由美國能源部西北太平洋國家實驗室的Manish Shrivastava領導的一個國際科學家團隊分析了一些數據，發現人類造成的污染刺激了被稱爲次生有機氣溶膠的氣候變化粒子的產生，這比之前認爲的要多得多。

研究結果說明污染從汽車、發電廠和其他來源結合自然排放樹在亞馬遜刺激明顯增加微小粒子能反射或吸收陽光,幫助創建雲,降雨模式的變化,確定土地和大氣之間的碳流——所有與戲劇性的對地球的影響。這一結果來自一項名爲GOAmazon的研究活動，該活動由美國能源部科學用戶設施辦公室下屬的大氣輻射測量研究設施(Atmospheric Radiation Measurement research Facility)牽頭。這次活動的重點是瑪瑙斯附近和周圍的地區。瑪瑙斯是巴西一座擁有200多萬人口的城市，周圍數百英里都是熱帶森林。科學家們將瑪瑙斯周圍巨大的森林冠層稱爲“綠色海洋”，這也是該活動名稱的第一個字母。

該地區提供了地球上其他地方難以找到的研究環境。在未確定邊界的一側是筆直的熱帶雨林，空氣清澈透明，每立方厘米有300個氣溶膠顆粒;另一邊是瑪瑙斯上空的空氣，由於人類活動，那裏的顆粒物濃度要高100倍。施裏瓦斯塔瓦說:“爲了真正瞭解污染是如何影響大氣的，我們需要把今天的大氣和工業時代以前的大氣進行比較。”“這是挑戰;當然，我們不能回到過去。但是亞馬遜河是地球上少數幾個我們可以同時研究過去和現在的大氣化學的地方之一。”

五年前的那個陽光明媚的日子，ARM飛機從邊界的一邊慢慢地飛到另一邊，每秒鐘的飛行距離大約有一個足球場那麼長，從原始的空氣樣本中採集空氣樣本，然後從被污染的樣本中提取樣本。“該地區提供了一個奇妙的自然實驗室，以瞭解人爲排放如何影響大氣化學和氣候，”施裏瓦斯塔瓦說。雖然只有地球的一小部分爲這項研究提供了獨特的機會，但這些發現也適用於地球上每時每刻無處不在的大氣化學。

這種化學反應是在森林、草地或鮮花的清新氣味背後。當這些氣味衝擊我們的嗅覺神經時，我們實際上是在感知一系列的氣體，比如含有碳的異戊二烯和萜烯，它們是由樹木和其他植物自然釋放出來的。這些氣體會造成臭氧和其他形式的煙霧，影響到達地球的陽光量。當這些天然碳排放在陽光下與氮氧化物相互作用時(氮氧化物是土壤中自然排放的，也是一種主要由人類活動排放的常見產物)，一個結果就是形成了被稱爲次生有機氣溶膠的微小顆粒。雖然氣溶膠很小，比人類頭髮的寬度小得多，但它們對地球的氣候並沒有什麼影響。它們是地球能源和碳循環的重要組成部分，在一定程度上決定着地球巨大的碳儲量的命運，以及它如何在陸地和大氣之間流動。

施裏瓦斯塔瓦和同事們試圖瞭解人爲排放如何增加這些自然產生的碳顆粒的產量——人類活動在推動從植被中噴出的氣體轉化爲這些強大的氣候變化顆粒方面的影響有多麼廣泛。研究小組將這些數據與其他實驗室測量數據結合起來，開發了一個先進的計算機模型來模擬在大氣中形成粒子的化學反應。該模型具有雙重功能，既再現了工業化前的化學，也再現了當今的化學。大多數模型主要是根據目前的條件建立的;亞馬遜的測量提供了工業化前化學條件的信息，提高了模型的預測能力。

研究小組發現，人類活動(如交通和煉油廠)排放的氮氧化物促進了天然森林碳顆粒的生成，其作用遠遠超出人們此前的想象，導致森林碳顆粒的平均含量增加了60%至200%，在某些情況下甚至高達400%。相比之下，科學家此前根據污染更嚴重的大陸地區的數據估計，這一比例爲20%。

研究小組還發現，這些次生含碳粒子大多是由這種現象形成的。施裏瓦斯塔瓦說:“污染對產生次生有機氣溶膠的影響一直很難理清。”“我們的發現表明，地球上許多大陸地區的大氣已經被人類活動大大地改變了，其影響比我們所認識到的要大得多，範圍也廣得多。”在他們的論文中,Shrivastava和其他作者得出這樣的結論:“我們的研究結果提供了一個明確的證據表明人爲排放可能大大改良生物的SOA(二次有機氣溶膠)形成地球自工業化前的時代,並暗示在未來幾年內快速城市化可能大大提高生物SOA亞馬遜原始森林地區的形成。”

他們正在創造複雜的計算機模型來解釋大氣和地球系統。他將大氣描述爲“一個不斷處理自然和人類排放的大型化學反應器，進而影響氣候和人類健康。”