Des chercheurs détectent des atomes de brome durant le printemps en Arctique

Texte français : Marlène
Le 24/07/2019

Pour la première fois, des chercheurs de l'Université du Michigan ont détecté des atomes de brome dans l'atmosphère et, ce faisant, ont confirmé le processus des réactions par lequel le mercure est éliminé de l'atmosphère et pénètre dans l'écosystème, durant le printemps en Arctique.

 

Pour la première fois, des chercheurs de l'Université du Michigan ont détecté des atomes de brome dans l'atmosphère. (Image: Université du Michigan)
Pour la première fois, des chercheurs de l'Université du Michigan ont détecté des atomes de brome dans l'atmosphère. (Image: Université du Michigan)
 

Le mercure est un polluant particulièrement toxique, produit en grande partie par les activités humaines telles que la combustion de charbon dans les centrales électriques. Selon la chimiste U-M Kerri Pratt, parce qu'il a une durée de vie très longue - c'est-à-dire qu'il ne réagit pas avec de nombreux composants présents dans l'atmosphère – on le trouve dans des régions isolées telles que l'Arctique.

Le mercure peut constituer un risque grave pour la santé publique. Lorsqu'il entre dans l'écosystème aquatique, il pénètre dans l’organisme des poissons. Plus le poisson est en amont de la chaîne alimentaire, plus il accumule de mercure dans ses tissus. Les chercheurs soupçonnent depuis longtemps que le brome réagit avec l'ozone, un gaz à effet de serre, et avec le mercure, mais personne n'a encore décelé d'atomes de brome dans l'atmosphère.

Pratt, la chercheuse principale, et son équipe qui comprend la première chercheuse Siyuan Wang, (maintenant boursière post-doctorante au National Center for Atmospheric Research), ont publié leurs résultats dans Proceedings of the National Academy of Science. Pratt, professeure adjointe de Seyhan N. Ege, a déclaré:

 «Nos résultats ont des implications dans le monde entier.

«Même si cette réaction chimique est plus répandue dans l'Arctique, des réactions au mercure se produisent également dans la haute troposphère des tropiques, ainsi que dans d'autres emplacements maritimes.

«La réaction chimique des atomes de brome avec l'ozone et le mercure avait été pressentie depuis des décennies, mais personne n'avait été capable de mesurer cette réaction chimique pour confirmer que c'est bien celle qui se produit actuellement.»

Cette réaction chimique unique se produit lorsque la lumière du soleil frappe la neige salée de l'Arctique. Les réactions chimiques dans la neige de surface produisent ce qu'on appelle le brome moléculaire - deux atomes de brome reliés ensemble. Lorsque la lumière du soleil frappe cette molécule, elle se fragmente pour former des atomes de brome.

Selon Wang, qui a dirigé les travaux à titre de boursier post-doctorant dans le laboratoire de Pratt, le brome est si réactif et à des concentrations si faibles qu'il est très difficile de le mesurer dans l'atmosphère. En collaboration avec Pratt, Stephen McNamara, étudiant doctorant, a passé beaucoup de temps en laboratoire à synthétiser des atomes de brome à des niveaux extrêmement bas pour prouver leurs mesures dans l'Arctique. Wang a déclaré:

«Avec cette nouvelle possibilité de mesurer les atomes de brome, nous pouvons améliorer notre capacité à prévoir la concentration chimique du mercure à grande échelle.»

Les chercheurs ont installé des instruments d'échantillonnage dans la toundra arctique. L'air est aspiré à travers une ouverture soigneusement conçue dans un dispositif appelé spectromètre de masse à ionisation chimique. Le spectromètre mesure les masses des produits de l'échantillon, renseignant ainsi les chercheurs sur la composition de l'air.

Wang a ajouté : «les atomes de brome sont également difficiles à mesurer parce qu'il y a peu d'endroits où ils existent sur Terre. Ces endroits sont situés au-dessus de la couche de neige de l'Arctique et de l'Antarctique et au-dessus des tropiques dans la haute troposphère - à environ 8 miles au-dessus de la Terre»

 «Avec cette nouvelle possibilité de mesurer les atomes de brome, nous pouvons améliorer notre capacité à prédire la concentration du mercure à l'échelle mondiale.»

De nombreux chercheurs comme Daniel Obrist de l'Université Lowell du Massachusetts, Christopher Moore du Desert Research Institute,  Ralf Staebler et Alexandra Steffen de Environnement et changements climatiques au Canada, ont effectué les mesures du mercure. Parmi les autres chercheurs de l'équipe, mentionnons Angela Raso et Paul Shepson de l'Université Purdue. Pratt a conclu ainsi:

 «C'était vraiment excitant de pouvoir mesurer ces atomes, étant donné que c'était une chimie supposée mais impossible à mesurer pendant plusieurs décennies.»

Fourni par: Université du Michigan [Note: Le contenu et la longueur des documents peuvent être modifiés].