Di Pic du Midi di Pegunungan Pyrenees, para peneliti ETH memeriksa partikel, awan, dan air hujan untuk mencari jejak arsenik. Dengan menggunakan metode pengukuran yang baru dikembangkan, mereka menjelaskan jalur transportasi racun lingkungan ini di atmosfer.
Arsenik adalah unsur renik yang terletak tepat di bawah fosfor dalam tabel periodik, yang esensial bagi semua makhluk hidup. Hubungan kimia yang erat ini menyebabkan sel tidak selalu dapat membedakan kedua unsur tersebut. "Risiko kebingungan inilah yang menjadi penyebab toksisitas arsenik," ujar Lenny Winkel, profesor di Institut Biogeokimia dan Dinamika Polutan di ETH Zurich dan Institut Federal Ilmu dan Teknologi Perairan Swiss (Eawag).
Winkel dan timnya telah lama tertarik pada racun lingkungan ini, dengan perkiraan 31 ton arsenik mengorbit atmosfer Bumi. Untuk mempelajari lebih lanjut tentang perilaku dan distribusi arsenik di udara, para peneliti melakukan kampanye pengukuran yang kompleks di stasiun penelitian Pic du Midi di Pyrenees. Stasiun ini terletak di ketinggian 2877 meter di atas permukaan laut, sehingga memungkinkan mereka untuk mengumpulkan sampel yang sebagian besar tidak terpengaruh oleh sumber polusi lokal.
Di Pic du Midi, para peneliti menemukan, antara lain, bahwa awan rata-rata mengandung arsenik yang jauh lebih banyak daripada air hujan. Namun, siapa pun yang khawatir akan keracunan saat hujan deras berikutnya dapat merasa tenang: "Arsenik sangat encer di atmosfer," kata Winkel. Bahkan, para peneliti harus mengoptimalkan metode pengukuran mereka agar dapat mendeteksi arsenik. "Batas deteksi sekarang 1 hingga 2 nanogram per liter, yang hingga dua puluh kali lebih rendah daripada batas deteksi metode sebelumnya," catat para peneliti dalam makalah ilmiah mereka yang baru-baru ini diterbitkan.
Model canggih pergerakan massa udara dan analisis kimia awan dan air hujan memungkinkan para peneliti mengidentifikasi berbagai pola transpor yang khas, sehingga menentukan asal arsenik dalam setiap sampel. Jika, misalnya, suatu sampel mengandung banyak natrium, para peneliti menyimpulkan bahwa arsenik tersebut pasti telah bercampur dengan garam yang teraduk di laut (yaitu, natrium klorida) dalam perjalanannya menuju Pegunungan Pyrenees.
Namun, tim Winkel menemukan jumlah karbon organik terlarut yang lebih tinggi dalam sampel lain. "Karbon ini bisa berasal dari sumber alami seperti tumbuhan dan serbuk sari. Namun, bisa juga disebabkan oleh polusi lingkungan akibat lalu lintas atau industri yang disebabkan oleh manusia," ujar Esther Breuninger, penulis utama makalah tersebut. Ia kemudian menambahkan: "Bagaimanapun, karbon organik terlarut menunjukkan bahwa arsenik pasti telah terbang melintasi daratan sebelum mendarat di sampel kami."
Proses biologis lebih penting daripada yang diperkirakan sebelumnya
Winkel dan timnya mendeteksi beberapa jenis arsenik dalam sampel air hujan. Selain arsenik anorganik yang diduga, mereka juga menemukan apa yang disebut senyawa arsenik termetilasi. Senyawa tersebut terbentuk ketika bakteri, alga, tumbuhan, atau jamur menyerap arsenik anorganik dan kemudian mengeluarkan toksin dalam bentuk yang telah diubah—kemungkinan untuk melindungi diri mereka sendiri. Analisis para peneliti menunjukkan bahwa arsenik dimetabolisme oleh organisme baik di laut maupun di darat.
"Sebelumnya, diasumsikan bahwa aktivitas manusia seperti pembakaran batu bara atau peleburan bijih besi merupakan penyebab utama arsenik di atmosfer," kata Winkel. Namun, dalam beberapa sampel awan, senyawa metilasi menyumbang sebagian besar arsenik yang terdeteksi. "Hasil ini menunjukkan bahwa proses biologis memainkan peran yang lebih penting daripada yang diperkirakan sebelumnya," kata Winkel.
Kini, penting untuk lebih mempertimbangkan kontribusi proses biologis terhadap siklus arsenik global dalam model. "Ternyata, organisme hidup, melalui metabolismenya, berkontribusi dalam memobilisasi polusi arsenik historis dan mendistribusikannya secara global melalui atmosfer," simpul Winkel.
publikasi asli
Breuninger ES, Tolu J, Aemisegger F, Turnherr I, Bouchet S, Mestrot A, Ossola R, McNeill K, Tukhmetova D, Vogl J, Meermann B, Sonke JE, Winkel LHE. Kontribusi laut dan darat terhadap fluks deposisi atmosfer spesies arsenik termetilasi. Nature Communications 2024. 15: 9623, doi: 10.1038/s41467-024-53974-zcal
Baca juga
Angin dan arus mendorong mekarnya plankton di ekuator | Pugnalom
UA Ruhr meneliti produksi hidrogen dan pupuk secara bersamaan | Pugnalom
