Descobreixen un mecanisme de reemissió de mercuri des del gel fins a l'atmosfera en la primavera polar
Un equip internacional de recerca coliderat per la Universitat de València ha descobert un mecanisme mitjançant el qual el mercuri depositat en el gel polar, amb l'arribada de la primavera a l'Àrtic, torna a l'atmosfera quasi íntegrament. La troballa, aconseguida mitjançant tècniques de química computacional i publicada en la revista ‘PNAS’, aporta una nova dada per a la comprensió del cicle biogeoquímic del mercuri, un contaminant global i un element tòxic per al sistema nerviós dels éssers vius.
El mercuri s'allibera l'atmosfera a causa de l'activitat antropogènica i geològica. Aquest metall es distribueix per tot el planeta, incloses les zones polars, utilitzant l'atmosfera com a mitjà de transport. Durant la primavera, quan arriben els primers raigs de sol, ocorren els anomenats esdeveniments de deposició del mercuri des de l'atmosfera fins a la superfície polar. Això és degut a l'oxidació del mercuri pels radicals de brom que genera la llum solar. Les mesures de camp indiquen que el mercuri no s'elimina de l'atmosfera en aquests esdeveniments, sinó que gran part d'aquest metall tòxic torna a la circulació planetària.
El grup de Química Quàntica de l'Estat Excitat (QCEXVAL) de l'Institut de Ciència Molecular (ICMol) de la Universitat de València, en el Parc Científic de la institució acadèmica, forma part de l'equip internacional que ha descobert un mecanisme responsable d'aquest procés incomprés durant dècades per la ciència.
Els resultats del treball que publica la revista PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), realitzat mitjançant l'ús d'eines capdavanteres de química computacional, suggereixen que la fotorreducció de compostos de mercuri i brom –bromurs de mercuri–, presents en els mantells de neu polar, exerceix un paper clau en la reemissió de mercuri des de la superfície del gel fins a l'atmosfera. “Les tècniques en el desenvolupament de les quals hem contribuït ens permeten predir directament amb ordinadors allò que ocorre als contaminants presents en la troposfera i l’estratosfera quan els arriba la llum solar”, assenyala Daniel Roca-Sanjuán, investigador de l'Institut de Ciència Molecular (ICMol) de la Universitat de València i colíder del projecte. “Podem estimar la velocitat a la qual es trenquen les molècules, a causa de l'absorció de llum solar, i conéixer també quins nous compostos apareixen”, afig el científic.
Segons l'article, el treball combina la química quàntica multiconfiguracional amb procediments computacionals capaços de determinar la ‘química de l'estat excitat’ que es produeix en la capa de gel àrtic en arribar la primavera. Aquests estats excitats que genera la llum solar influeixen de manera important en el comportament i distribució de contaminants arreu del planeta.
L'estudi té com a primer autor Javier Carmona García, recentment doctorat per la UV, i està coliderat per Daniel Roca-Sanjuán (UV), Alfonso Saiz-López (CSIC) i Joseph S. Francisco (Universitat de Pennsilvània, els EUA). L'equip col·laboratiu porta anys dedicant els seus esforços a entendre el cicle del mercuri en l'atmosfera, afegint a les modelitzacions atmosfèriques i climàtiques dades sobre la ‘química de l'estat excitat induïda per la llum solar’, informació quàntica rarament contemplada en els models actuals.
La contaminació per mercuri és una preocupació mundial i, segons els autors de l'estudi, és necessari comprendre el seu cicle biogeoquímic per a adoptar mesures de mitigació eficaces. “Això és especialment important ja que el canvi climàtic està provocant un calfament regional amplificat de l'Àrtic, pertorbant el cicle del mercuri en la criosfera, els sòls, l'oceà i l'atmosfera. Per tant, existeix una clara necessitat de desenvolupar models biogeoquímics mecanicistes per a predir com evolucionarà la contaminació per mercuri a l'Àrtic en futurs escenaris de canvi global”, conclou l'article.
