Un equipo internacional de investigación coliderado por la Universitat de València ha descubierto un mecanismo mediante el cual el mercurio depositado en el hielo polar, con la llegada de la primavera al Ártico, regresa a la atmósfera casi en su totalidad. El hallazgo, conseguido mediante técnicas de química computacional y publicado en la revista ‘PNAS’, aporta un nuevo dato para la comprensión del ciclo biogeoquímico del mercurio, un contaminante global y un elemento tóxico para el sistema nervioso de los seres vivos.
El mercurio se libera a la atmósfera a causa de la actividad antropogénica y geológica. Este metal se distribuye por todo el planeta, incluidas las zonas polares, utilizando la atmósfera como medio de transporte. Durante la primavera, cuando llegan los primeros rayos de sol, ocurren los llamados eventos de deposición del mercurio desde la atmósfera a la superficie polar. Esto es debido a la oxidación del mercurio por los radicales de bromo que genera la luz solar. Las medidas de campo indican que el mercurio no se elimina de la atmósfera en dichos eventos, sino que gran parte de este metal tóxico regresa a la circulación planetaria.
El grupo de Química Cuántica del Estado Excitado (QCEXVAL) del Instituto de Ciencia Molecular (ICMol) de la Universitat de València, en el Parc Científic de la institución académica, forma parte del equipo internacional que ha descubierto un mecanismo responsable de dicho proceso incomprendido durante décadas por la ciencia.
Los resultados del trabajo que publica la revista PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), realizado mediante el uso de herramientas punteras de química computacional, sugieren que la fotorreducción de compuestos de mercurio y bromo –bromuros de mercurio–, presentes en los mantos de nieve polar, desempeña un papel clave en la reemisión de mercurio desde la superficie del hielo a la atmósfera. “Las técnicas en cuyo desarrollo hemos contribuido nos permiten predecir directamente con ordenadores lo que les ocurre a los contaminantes presentes en la troposfera y estratosfera cuando les llega la luz solar”, señala Daniel Roca-Sanjuán, investigador del Instituto de Ciencia Molecular (ICMol) de la Universitat de València y colíder del proyecto. “Podemos estimar la velocidad a la que se rompen las moléculas, debido a la absorción de luz solar, y conocer también qué nuevos compuestos aparecen”, añade el científico.
Según el artículo, el trabajo combina la química cuántica multiconfiguracional con procedimientos computacionales capaces de determinar la ‘química del estado excitado’ que se produce en la capa de hielo ártico al llegar la primavera. Estos estados excitados que genera la luz solar influyen de manera importante en el comportamiento y distribución de contaminantes a lo largo del planeta.
El estudio tiene como primer autor a Javier Carmona García, recién doctorado por la UV, y está coliderado por Daniel Roca-Sanjuán (UV), Alfonso Saiz-López (CSIC) y Joseph S. Francisco (Universidad de Pensilvania, EEUU). El equipo colaborativo lleva años dedicando sus esfuerzos a entender el ciclo del mercurio en la atmósfera, añadiendo a las modelizaciones atmosféricas y climáticas datos sobre la ‘química del estado excitado inducida por la luz solar’, información cuántica raramente contemplada en los modelos actuales.
La contaminación por mercurio es una preocupación mundial y, según los autores del estudio, es necesario comprender su ciclo biogeoquímico para adoptar medidas de mitigación eficaces. “Esto es especialmente importante ya que el cambio climático está provocando un calentamiento regional amplificado del Ártico, perturbando el ciclo del mercurio en la criosfera, los suelos, el océano y la atmósfera. Por lo tanto, existe una clara necesidad de desarrollar modelos biogeoquímicos mecanicistas para predecir cómo evolucionará la contaminación por mercurio en el Ártico en futuros escenarios de cambio global”, concluye el artículo.
Referencia:
Photoreduction of mercuric bromides in polar ice. Javier Carmona-García, Alfonso Saiz-Lopez, Anoop S. Mahajan, Feiyue Wang, A. Borrego-Sánchez, A. Ulises Acuña, Carlos A. Cuevas, Juan Z. Dávalos, Aryeh Feinberg, Andrea Spolaor, Manuel F. Ruiz-López, Joseph S. Francisco, and Daniel Roca-Sanjuán. PNAS 2025.
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