I ricercatori del MIT hanno una buona notizia dal punto di vista ambientale: le emissioni di mercurio causate dall’uomo sono diminuite negli ultimi due decenni, sebbene gli inventari delle emissioni globali suggeriscano il contrario.

In un nuovo studio, i ricercatori hanno analizzato le misurazioni di tutte le stazioni di monitoraggio disponibili nell’emisfero settentrionale e hanno scoperto che le concentrazioni di mercurio atmosferico sono diminuite di circa il 10% tra il 2005 e il 2020.

Hanno utilizzato due approcci di modellazione separati per determinare cosa sta guidando questa tendenza. Entrambe le tecniche hanno indicato come causa più probabile la riduzione delle emissioni di mercurio di origine antropica.

Le scorte globali, invece, hanno registrato andamenti opposti. Questi inventari stimano le emissioni atmosferiche utilizzando modelli che includono i tassi medi di emissione delle attività inquinanti e l’entità di queste attività in tutto il mondo.

“Il nostro lavoro dimostra che è molto importante imparare dai dati reali sul campo per cercare di migliorare i nostri modelli e le stime sulle emissioni. Questo è molto importante per la politica, perché se non possiamo stimare con precisione le emissioni di mercurio del passato, come possiamo prevedere come L’inquinamento da mercurio si evolverà in futuro? Feinberg, ex ricercatore post-dottorato presso l’Institute for Data, Systems, and Society (IDSS) e autore principale dello studio.

Le nuove scoperte potrebbero aiutare a informare gli scienziati che intraprendono uno sforzo globale di collaborazione per valutare i modelli di inquinamento e sviluppare una comprensione più approfondita di ciò che determina le concentrazioni globali di mercurio nell’atmosfera.

Tuttavia, a causa della mancanza di dati provenienti dalle stazioni di monitoraggio globali e delle limitazioni nella comprensione scientifica della contaminazione da mercurio, i ricercatori non sono stati in grado di individuare una ragione specifica per la discrepanza tra gli inventari e le misurazioni registrate.

“Le emissioni di mercurio sembrano muoversi nella giusta direzione, e potrebbero continuare a farlo, il che è incoraggiante da vedere, ma questo era il massimo che potevamo fare con il mercurio”, aggiunge la coautrice Noelle Selin, professoressa del Massachusetts. Institute of Technology dell’IDSS e Dipartimento di Scienze della Terra, dell’Atmosfera e del Pianeta (EAPS): “Dobbiamo continuare a misurare e far avanzare la scienza”.

Feinberg e Selin, consulente post-dottorato al MIT, sono stati affiancati in questo documento da un team internazionale di ricercatori che hanno contribuito allo studio con dati di misurazione del mercurio atmosferico e metodi statistici. La ricerca appare questa settimana in Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze.

Disadattamento di Mercurio

La Convenzione di Minamata è un trattato globale volto a ridurre le emissioni di mercurio causate dall’uomo, una potente neurotossina che entra nell’atmosfera da fonti come le centrali elettriche a carbone e le miniere d’oro su piccola scala.

Il trattato, firmato nel 2013 ed entrato in vigore nel 2017, viene valutato ogni cinque anni. Il primo incontro della Conferenza delle Parti ha coinciso con notizie scoraggianti secondo cui le scorte globali di emissioni di mercurio, compilate in parte da informazioni provenienti dalle scorte nazionali, erano aumentate nonostante gli sforzi internazionali per ridurle.

Questa era una notizia sconcertante per gli ecologisti come Selin. I dati provenienti dalle stazioni di monitoraggio hanno mostrato una diminuzione delle concentrazioni di mercurio nell’atmosfera durante lo stesso periodo.

Gli inventari bottom-up combinano fattori di emissione, come la quantità di mercurio che entra nell’atmosfera quando viene bruciato il carbone estratto in una determinata area, con stime delle attività inquinanti, come la quantità di quel carbone che viene bruciato nelle centrali elettriche.

“La grande domanda a cui volevamo rispondere è: cosa sta realmente accadendo al mercurio nell’atmosfera e cosa dice questo sulle emissioni di origine antropica nel tempo?” Celine dice.

La modellazione delle emissioni di mercurio è particolarmente impegnativa. Innanzitutto, il mercurio è l’unico metallo liquido a temperatura ambiente, quindi ha proprietà uniche. Inoltre, il mercurio rimosso dall’atmosfera da pozzi come gli oceani o il suolo può essere riemesso in un secondo momento, rendendo difficile l’identificazione delle fonti primarie di emissione.

Allo stesso tempo, studiare il mercurio in ambienti di laboratorio è più difficile che studiare molti altri inquinanti atmosferici, soprattutto a causa della sua tossicità, quindi la comprensione da parte degli scienziati di tutte le reazioni chimiche che il mercurio può subire è limitata. Esiste anche una rete molto più piccola di stazioni di monitoraggio del mercurio, rispetto ad altri gas inquinanti come il metano e il protossido di azoto.

«Una delle sfide del nostro studio è stata quella di trovare metodi statistici in grado di colmare queste lacune nei dati, perché le misurazioni disponibili provengono da periodi di tempo diversi e da reti di misurazione diverse», afferma Feinberg.

Modelli poliedrici

I ricercatori hanno raccolto dati da 51 stazioni nell’emisfero settentrionale. Hanno utilizzato tecniche statistiche per aggregare i dati provenienti dalle stazioni vicine, cosa che li ha aiutati a superare le lacune nei dati e a valutare le tendenze regionali.

Combinando i dati di 11 regioni, la loro analisi ha indicato che le concentrazioni di mercurio atmosferico nell’emisfero settentrionale sono diminuite di circa il 10% tra il 2005 e il 2020.

I ricercatori hanno poi utilizzato due approcci di modellizzazione – il modello a scatola biogeochimica e il modello di trasporto chimico – per esplorare le potenziali ragioni di questo declino. La modellazione a scatola è stata utilizzata per eseguire centinaia di migliaia di simulazioni per valutare un’ampia gamma di scenari di emissioni. La modellazione del trasporto chimico è più costosa dal punto di vista computazionale, ma consente ai ricercatori di valutare gli effetti delle variazioni meteorologiche e spaziali sulle tendenze in scenari selezionati.

Ad esempio, hanno testato l’ipotesi che potrebbe esserci un ulteriore pozzo ambientale in grado di rimuovere più mercurio dall’atmosfera di quanto si pensasse in precedenza. I modelli indicano la fattibilità di un bacino sconosciuto di queste dimensioni.

“Mentre esaminavamo sistematicamente ogni ipotesi, siamo rimasti molto sorpresi di poter indicare il calo delle emissioni di origine antropica come la causa più probabile”, afferma Selin.

Feinberg aggiunge che il loro lavoro sottolinea l’importanza delle stazioni di monitoraggio del mercurio a lungo termine. Molte delle stazioni valutate dai ricercatori non sono più operative a causa della mancanza di fondi.

Sebbene la loro analisi non possa concentrarsi sul motivo per cui gli inventari delle emissioni non corrispondono ai dati reali, hanno comunque alcune ipotesi.

Una possibilità è che negli inventari globali manchino informazioni chiave provenienti da alcuni paesi. Ad esempio, i ricercatori hanno risolto alcune discrepanze utilizzando un inventario regionale più dettagliato della Cina. Ma c’è ancora un divario tra osservazioni e stime.

Sospettano inoltre che la discrepanza possa essere il risultato di cambiamenti in due grandi fonti di mercurio che non sono particolarmente ben consolidate: le emissioni derivanti dall’estrazione dell’oro su piccola scala e i prodotti contenenti mercurio.

L’estrazione dell’oro su piccola scala prevede l’uso del mercurio per estrarre l’oro dal suolo ed è spesso condotta in parti remote dei paesi in via di sviluppo, rendendone difficile la stima. Tuttavia, l’estrazione dell’oro su piccola scala contribuisce per circa il 40% alle emissioni causate dall’uomo.

Inoltre, è difficile determinare quanto tempo occorre affinché gli inquinanti vengano rilasciati nell’atmosfera da prodotti scartati come termometri o apparecchiature scientifiche.

“Non siamo ancora al punto in cui possiamo individuare la fonte responsabile di questa discrepanza”, afferma Feinberg.

In futuro, ricercatori di più paesi, incluso il MIT, collaboreranno per studiare e migliorare i modelli che utilizzano per stimare e valutare le emissioni. Dice che questa ricerca sarà influente nell’aiutare questo progetto a spostare l’ago sul monitoraggio del mercurio.

Questa ricerca è stata finanziata dal Fondo nazionale svizzero per la scienza, dalla Fondazione nazionale statunitense per la scienza e dall’Agenzia per la protezione ambientale degli Stati Uniti.