El mercurio (Hg) es un elemento natural presente en todo el planeta, pero se vuelve altamente tóxico a medida que se acumula en la cadena alimentaria. La contaminación causada por las actividades humanas ha liberado cantidades cada vez mayores de mercurio a la atmósfera y, por razones aún no bien comprendidas, la región ártica presenta niveles significativamente más altos de mercurio, a pesar de tener una población relativamente escasa y menos contaminación.
por Elaina Hancock, Universidad de Connecticut
El mercurio se encuentra en el medio ambiente en forma de compuestos inorgánicos y orgánicos , como el monometilmercurio (MMHg), la forma de mercurio más biodisponible que entra en la cadena alimentaria y se acumula hasta alcanzar niveles tóxicos en la fauna silvestre y los seres humanos. La mayoría de las personas están expuestas al MMHg a través del consumo de mariscos, pero en el Ártico, el riesgo es mayor debido al consumo de mamíferos marinos. El cambio climático también afecta al Hg en las regiones polares , especialmente el aumento del derretimiento del hielo y los glaciares, lo que modifica los aportes de Hg a las aguas marinas.
Para examinar el ciclo del Hg en el Ártico, un equipo de investigadores, incluido el profesor Robert Mason del Departamento de Ciencias Marinas de la UConn y sus estudiantes, Yipeng He y Hannah Inman, desarrollaron un estudio centrado en la interfaz aire-mar para responder preguntas sobre por qué los niveles de mercurio (Hg) son más altos en el Ártico.
Sus hallazgos de una expedición de investigación en la primavera de 2021 se publican en Science Advances .
Un enfoque del estudio fue otra forma orgánica de Hg, el dimetilmercurio (DMHg), que también es muy tóxico, según Mason, y se encuentra predominantemente en aguas oceánicas más profundas, pero puede circular a la superficie mediante surgencias. El DMHg no se acumula en la misma medida que el MMHg en la cadena alimentaria, ya que es un gas disuelto en el agua. Otro enfoque fue el MMHg, que también se puede encontrar en la atmósfera unido a aerosoles o en la precipitación, y el origen de este MMHg es muy debatido.
Mason afirma que algunos se han preguntado si este MMHg es el resultado de reacciones que ocurren en la precipitación o en la atmósfera. Estudios anteriores encontraron mayores concentraciones de mercurio en el agua de las nubes frente a la costa de California y especularon sobre su origen.
Mason dice que él y su equipo de investigación estaban interesados en centrarse en el intercambio de MMHg y DMHg en la interfaz mar-aire en el Ártico para ver si podían estudiar estos aspectos desconcertantes del ciclo del mercurio con más detalle, específicamente si el DMHg que se origina a partir del afloramiento de aguas profundas en esta área juega un papel crítico en la cantidad de MMHg que termina en las aguas del Océano Ártico y en los organismos marinos.
El dimetilmercurio puede perderse del océano si se encuentra en altas concentraciones en las aguas superficiales . La idea planteada era que en California debe haber un afloramiento de aguas profundas del océano a la superficie que traiga el dimetilmercurio a la superficie. Sin embargo, nadie había reunido todos los datos en un solo estudio, afirma Mason.
Este es el primer estudio que realiza todas las mediciones en la atmósfera y el agua de mar al mismo tiempo para reconstruir este rompecabezas dinámico y enfatiza el papel que puede desempeñar el DMHg en ecosistemas alejados de la fuente.
Mason dice que un aspecto clave de esta investigación que les permitió reunir las pistas fue la capacidad de tomar mediciones constantes de las formas de Hg en la atmósfera y las aguas superficiales a bordo de un crucero de investigación, y aprovechar un nuevo instrumento que su grupo de investigación desarrolló y que permite una recolección continua y de alta resolución de DMHg mientras el barco está en movimiento.
La mayoría de los barcos de investigación tienen un sistema para introducir agua superficial en el barco para medir la temperatura, la salinidad, los nutrientes y otras sustancias químicas. Desarrollamos un analizador DMHg que podía tomar una medición cada hora, algo que nadie había podido hacer antes, afirma.
El muestreo se realizó a bordo del buque de investigación Sikuliaq, que zarpó de Dutch Harbor, Alaska, hacia los mares de Bering y Chukchi, tan al norte como le fue posible debido al hielo, y luego regresó a Seward, Alaska. Las condiciones climáticas y los aspectos del paisaje, como el permafrost, y del paisaje marino, como los glaciares y el hielo marino, influyen en el movimiento del mercurio a través de los ecosistemas árticos y en su transporte desde la atmósfera y el entorno terrestre hasta las aguas marinas .
En el viaje de regreso, el barco se topó con aguas aflorantes frente a la costa de las Islas Aleutianas. Allí, los investigadores encontraron altas concentraciones de DMHg. Mason explica que el DMHg es inestable a la luz solar y se degrada a MMHg en aguas superficiales.
«Básicamente, la velocidad a la que el DMHg sube desde las profundidades del océano a la superficie tiene que ser mayor que la velocidad a la que se descompone para que escape a la atmósfera», dice Mason.
Medimos este gas y el MMHg en el agua superficial, en la lluvia y en los aerosoles, y encontramos concentraciones muy altas cerca de la fuente. Más al norte, ya no hubo afloramientos, y el agua superficial muestreada habría permanecido allí desde que el hielo se retiró. Dado que estuvimos allí en mayo y junio, y que estábamos siguiendo el retroceso del hielo, el agua superficial es más dulce debido al deshielo, y hay muy poca mezcla de esa agua debido a las diferencias de densidad.
El crucero navegó por aguas relativamente poco profundas y se adentró unos 24 kilómetros en el hielo, que según Mason tenía un espesor de aproximadamente un metro. Mientras la costa estuviera libre de osos polares, los investigadores se turnaban para abandonar el barco y recolectar muestras. Mason y su equipo recogieron muestras del agua, de la nieve superficial sobre el hielo y del hielo mismo. Analizaron las muestras para detectar MMHg y descubrieron que la nieve contenía concentraciones significativamente más altas que el hielo.
«Las mayores concentraciones en esta nieve superficial, que se había depositado recientemente sobre el hielo, demuestran la eliminación de metilmercurio de la atmósfera, y eso es parte de la razón por la que vimos concentraciones decrecientes lejos de la fuente», dice Mason.
Determinaron que el DMHg proviene del océano, se transporta hacia el norte y luego se degrada en la atmósfera a MMHg. Este MMHg se une a las partículas de aerosol y se elimina por precipitación.
«Nuestro estudio demostró que la cantidad de DMHg emitida a la atmósfera desde la región ascendente fue suficiente para explicar el MMHg presente en las precipitaciones y aerosoles a miles de kilómetros de la fuente», afirma Mason.
Explica que esto hace que la historia sea complicada y que es el foco de gran parte de su investigación sobre el intercambio de Hg entre el océano y la atmósfera.
Además del DMHg, el Hg elemental también es un gas disuelto en el agua y su liberación a la atmósfera constituye un importante mecanismo de eliminación del Hg oceánico. El Hg inorgánico llega al océano principalmente desde la atmósfera, aunque en el Ártico, las aportaciones costeras de ríos, glaciares y aguas subterráneas son más importantes que en otros océanos, afirma Mason.
En general, el Hg se mueve constantemente entre el océano y la atmósfera, y el aporte neto de Hg inorgánico y MMHg es lo que controla la cantidad de MMHg en las aguas oceánicas y su bioacumulación en organismos consumidos por humanos y la vida silvestre.
Más información: Yipeng He et al., Elevación de metilmercurio en la lluvia y aerosoles árticos, vinculado al intercambio aire-mar de dimetilmercurio, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adr3805
