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I livelli di mercurio in Artico sono fortemente influenzati dal cambiamento climatico

Un nuovo studio paleoclimatico a guida italiana mostra come la fusione del ghiaccio marino artico, provocata dell’innalzamento della temperatura durante l’ultima transizione glaciale-interglaciale, abbia causato un rilascio più elevato di mercurio in atmosfera e una maggiore deposizione di questo elemento tossico nell’ambiente

La riduzione del ghiaccio marino artico avvenuta a seguito del brusco innalzamento della temperatura durante la transizione tra l’ultimo periodo glaciale e il più caldo periodo climatico attuale ha favorito il rilascio di mercurio oceanico in atmosfera e la sua deposizione nell’ambiente, suggerendo che gli effetti dei cambiamenti climatici sull’ambiente possono contribuire ad aumentare i livelli di questo inquinante negli ecosistemi artici.

A rivelarlo è un nuovo studio paleoclimatico appena pubblicato su Nature Geoscience, condotto da ricercatori dell’Università Ca’ Foscari di Venezia e dell’Istituto di scienze polari del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-ISP), in collaborazione con altri partner internazionali.

Il mercurio, un metallo tossico per la salute e l’ambiente

Le emissioni di mercurio, attentamente monitorate a livello internazionale, non sono solamente di origine antropica.

Il ciclo biogeochimico di questo metallo è infatti controllato anche da diverse fonti naturali, come le eruzioni vulcaniche, le attività geotermiche, gli incendi boschivi e una moltitudine di processi fisici, chimici e biologici che si verificano nel suolo, nell’oceano e nell’atmosfera.
Per le sue particolari caratteristiche fisiche e chimiche, il mercurio si distribuisce nell’ambiente in varie forme e può essere trasportato per lunghe distanze, depositandosi anche molto lontano dal luogo di emissione, dove persiste, non essendo soggetto a degradazione.
Sottoforma di un composto chiamato metil-mercurio, si accumula nei tessuti adiposi degli esseri viventi e va incontro a biomagnificazione, cioè aumenta di concentrazione salendo lungo i livelli della catena alimentare, ritrovandosi così in notevole quantità nei grandi predatori, soprattutto quelli marini, come i pesci spada, i tonni e gli squali.

Estremamente tossico per la salute e l’ambiente, il mercurio è un inquinante di grande interesse globale, specialmente per le regioni artiche, dove tende ad accumularsi in elevate quantità negli ecosistemi acquatici e terrestri, trasportato attraverso percorsi atmosferici, oceanici e fluviali a lungo raggio.

Cambiamenti climatici e livelli di mercurio nell’ambiente artico, lo studio

Per studiare la relazione tra le variazioni climatiche avvenute nel passato e i livelli di mercurio in Artico, il team di scienziati ha sviluppato un modello di chimica atmosferica del mercurio e ha analizzato gli archivi paleoclimatici disponibili, tra cui una carota di ghiaccio estratta dalla calotta groenlandese nell’ambito del progetto EastGRIP (East GReenland Ice core Project), che ha permesso di ricostruire il profilo della temperatura e la dinamica del mercurio e di altri elementi tra 9.000 e 16.000 anni fa, cioè durante la transizione tra l’ultimo periodo glaciale e l’attuale periodo climatico più caldo, l’Olocene.

Progetto EastGRIP: il campo remoto di estrazione della carota di ghiaccio nella Groenlandia orientale

Delia Segato, dottoranda in Scienza e Gestione dei Cambiamenti Climatici dell’Università Ca’ Foscari Venezia, e prima firma della pubblicazione, spiega che la deposizione di mercurio nell’Artico è triplicata in occasione del  brusco riscaldamento climatico avvenuto 11.700 anni fa, a causa della perdita di ghiaccio marino nell’oceano Atlantico sub-polare, specialmente di ghiaccio marino perenne.

La  fusione del ghiaccio marino avrebbe infatti provocato un rilascio più elevato di mercurio oceanico nell’atmosfera, e la sostituzione del ghiaccio pluriannuale con quello stagionale avrebbe favorito le complesse reazioni chimiche che promuovono la deposizione di questo inquinante.

Cambiamenti climatici mercurio Artico
Profili di accumulo e concentrazione del mercurio (Hg) nel periodo compreso fra 9000 e 15.700 anni fa, ricavati dall’analisi della carota di ghiaccio EGRIP.
Le aree scure indicano i periodi più freddi; le aree più chiare evidenziano i periodi più caldi: primo Olocene (9.000–11.700 anni fa) e Bølling–Allerød (12.900–14.700 anni fa), un periodo relativamente caldo durante gli stadi finali dell’ultimo periodo glaciale. La linea tratteggiata indica la transizione Olocene–Glaciale, avvenuta 11.700 anni fa.
Da: Segato, D., Saiz-Lopez, A., Mahajan, A.S. et al. Arctic mercury flux increased through the Last Glacial Termination with a warming climate. Nat. Geosci. 16, 439–445 (2023). Fonte: ResearchGate.

«È stato dimostrato che il ghiaccio marino perenne, di diverse decine di metri di spessore, impedisce il trasferimento del mercurio dall’oceano all’atmosfera, che altrimenti avverrebbe a causa della volatilità di questo metallo»,  spiega Andrea Spolaor, ricercatore presso il CNR-ISP di Venezia e coautore dello studio.
«Al contrario, il ghiaccio marino stagionale, essendo più sottile, permeabile e salino, consente il trasferimento del mercurio e favorisce complesse reazioni atmosferiche che coinvolgono il bromo e aumentano la frequenza di eventi di depauperamento atmosferico del mercurio, causando una più rapida deposizione nell’ambiente artico», prosegue lo scienziato.

Cambiamenti climatici mercurio Artico
Emissione, trasporto, chimica e deposizione di mercurio(Hg) durante la fine dell’ultima glaciazione (LGT, Last Glacial Termination) e il primo Olocene.
a) LGT (11.000–15.700anni fa): più forte trasporto di polvere verso la calotta glaciale della Groenlandia da parte dei venti; più debole rilascio di mercurio oceanico, minore emissione reattiva di bromo (Br) dal ghiaccio marino stagionale (FYSI, First Year Sea Ice) e ridotta chimica atmosferica del bromo. Il risultato complessivo è una bassa deposizione di mercurio.
b) Primo Olocene (9.000–11.700 anni fa): debole trasporto di polvere, forte rilascio di mercurio oceanico a causa della ridotta estensione del ghiaccio marino pluriannuale (MYSI, Multi Year Sea Ice), maggiore emissione di bromo dal più sottile ghiaccio stagionale e, di conseguenza, più forte chimica atmosferica del bromo. Lo scenario del primo Olocene si traduce dunque in una maggiore deposizione di mercurio.
Da: Segato, D., Saiz-Lopez, A., Mahajan, A.S. et al. Arctic mercury flux increased through the Last Glacial Termination with a warming climate. Nat. Geosci. 16, 439–445 (2023). Fonte: ResearchGate.

Quali scenari futuri?

Cosa potrebbe accadere oggi e in futuro, visto il rapido riscaldamento globale che stiamo vivendo, particolarmente accelerato nelle regioni artiche, e considerando anche le emissioni di origine antropica?

Il mercurio è infatti emesso e rilasciato da diverse attività antropiche, tra le quali rientrano la combustione di carbone fossile, alcuni processi industriali legati all’industria chimica, ai cementifici e alla raffinazione del petrolio, l’attività estrattiva nelle miniere di mercurio (messa al bando nell’Unione Europea, ma ancora presente in alcuni Paesi) e quella legata all’attività estrattiva su piccola scala nelle miniere d’oro. Il mercurio è inoltre presente in alcuni prodotti di impiego comune.

«A causa del riscaldamento climatico attuale – spiega Spolaor -, l’estensione del ghiaccio marino perenne nell’Artico è diminuita di oltre il 50% rispetto all’inizio delle misurazioni satellitari negli anni ’70. Studi futuri ci aiuteranno a stimare come questo fenomeno influirà sui livelli di mercurio e quali sono i rischi associati per le popolazioni e gli ecosistemi artici».

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