På Pic du Midi i Pyrenéerna undersökte ETH-forskare partiklar, moln och regnvatten för spår av arsenik. Med hjälp av nyutvecklade mätmetoder klargjorde de transportvägarna för detta miljögift i atmosfären.
Arsenik är ett spårämne som finns strax under fosfor i det periodiska systemet, vilket är essentiellt för alla levande varelser. Detta nära kemiska förhållande innebär att celler inte alltid kan skilja mellan de två elementen. ”Denna risk för förväxling är orsaken till arsenikens toxicitet”, säger Lenny Winkel, professor vid Institutet för biogeokemi och föroreningsdynamik vid ETH Zürich och det schweiziska federala institutet för vattenvetenskap och teknologi (Eawag).
Winkel och hennes team har varit intresserade av detta miljögift i många år, med uppskattningsvis 31 ton som kretsar kring jordens atmosfär. För att lära sig mer om arsenikens beteende och distribution i luften genomförde forskarna en komplex mätkampanj vid forskningsstationen Pic du Midi i Pyrenéerna. Stationen ligger 2877 XNUMX meter över havet, vilket gör det möjligt för dem att samla in prover som i stort sett inte påverkas av lokala föroreningskällor.
Vid Pic du Midi upptäckte forskarna bland annat att moln innehåller betydligt mer arsenik i genomsnitt än regnvatten. Men den som oroar sig för att förgifta sig under nästa skyfall kan vara lugn: "Arsenik är mycket utspädd i atmosfären", säger Winkel. Forskarna var faktiskt tvungna att optimera sin mätmetod för att överhuvudtaget kunna detektera arseniken. "Detektionsgränsen är nu 1 till 2 nanogram per liter, vilket är upp till tjugo gånger lägre än detektionsgränsen för tidigare metoder", konstaterar forskarna i sin nyligen publicerade vetenskapliga artikel.
En sofistikerad modell av luftmassornas rörelser och kemiska analyser av moln och regnvatten gjorde det möjligt för forskarna att identifiera olika karakteristiska transportmönster och därmed avgöra var arseniken i varje prov kom ifrån. Om ett prov till exempel innehöll mycket natrium, drog forskarna slutsatsen att arseniken måste ha blandats med det upprörda saltet i havet (dvs. natriumklorid) på väg till Pyrenéerna.
Winkels team fann dock högre mängder löst organiskt kol i andra prover. ”Det kan komma från naturliga källor som växter och pollen. Men det kan också bero på mänskligt orsakad miljöförorening från trafik eller industri”, säger Esther Breuninger, huvudförfattare till artikeln. Hon tillägger sedan: ”I vilket fall som helst indikerar det lösta organiska kolet att arseniken måste ha flugit över landmassor innan den landade i vårt prov.”
Biologiska processer viktigare än man tidigare trott
Winkel och hennes team upptäckte flera typer av arsenik i regnvattenproverna. Förutom den förväntade oorganiska arseniken fann de även så kallade metylerade arsenikföreningar. Sådana föreningar bildas när bakterier, alger, växter eller svampar absorberar oorganisk arsenik och sedan utsöndrar toxinet i omvandlad form – möjligen för att skydda sig själva. Forskarnas analyser visar att arsenik metaboliseras av organismer både i havet och på land.
"Tidigare antogs det att mänskliga aktiviteter som kolförbränning eller malmsmältning var den främsta orsaken till atmosfärisk arsenik", säger Winkel. Men i vissa molnprover stod de metylerade föreningarna för majoriteten av den detekterade arseniken. "Dessa resultat visar att biologiska processer spelar en viktigare roll än man tidigare trott", säger Winkel.
Nu är det viktigt att i modeller ta större hänsyn till biologiska processers bidrag till den globala arsenikcykeln. "Uppenbarligen bidrar levande organismer, genom sin ämnesomsättning, till att mobilisera historisk arsenikförorening och distribuera den globalt genom atmosfären", avslutar Winkel.
ursprungliga publikation
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. Marina och terrestra bidrag till atmosfäriska depositionsflöden av metylerade arsenikarter. Nature Communications 2024. 15: 9623, doi: 10.1038/s41467-024-53974-zcal
Läs också
Vind och strömmar driver planktonblomningar vid ekvatorn | Pugnalom
UA Ruhr forskar om samtidig produktion av väte och gödningsmedel | Pugnalom
