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 la voie de réaction par laquelle le mercure est retiré de l'atmosphère et pénètre dans l'écosystème au printemps de l'Arctique.

Le mercure est un polluant particulièrement toxique largement émis par les activités humaines telles que les centrales électriques au charbon. Parce qu'il a une longue durée de vie, c'est-à-dire qu'il ne réagit pas avec de nombreux composés dans l'atmosphère, il s'accumule dans des régions éloignées comme l'Arctique, selon la chimiste U-M Kerri Pratt.

Le mercure peut être un grave danger pour la santé publique. Lorsqu'il pénètre dans l'écosystème, il s'accumule dans les poissons. Plus le poisson est haut dans la chaîne alimentaire, plus il accumule de mercure.

Les chercheurs soupçonnent depuis longtemps que le brome réagit avec l'ozone, un gaz à effet de serre, et le mercure, mais personne n'avait mesuré les atomes de brome dans l'atmosphère. L'auteur principal Pratt et son équipe, qui comprend le premier auteur Siyuan Wang, maintenant stagiaire postdoctoral du programme d'études avancées au National Center for Atmospheric Research, ont publié leurs résultats dans le Actes de l'Académie nationale des sciences .

"Nos découvertes ont des implications à travers le monde, " dit Pratt, le professeur assistant de chimie Seyhan N. Ege. "Même si cette chimie est la plus répandue dans l'Arctique, les réactions avec le mercure se produisent dans la haute troposphère des tropiques ainsi que dans d'autres endroits marins. La réaction des atomes de brome avec l'ozone et le mercure avait fait l'objet d'hypothèses depuis des décennies, mais personne n'avait été en mesure de mesurer réellement cette espèce chimique pour confirmer que c'est la chimie qui se produit. »

La chimie unique se produit lorsque la lumière du soleil frappe la neige salée de l'Arctique. Les réactions chimiques à la surface de la neige produisent ce qu'on appelle du brome moléculaire, deux atomes de brome liés ensemble. Lorsque la lumière du soleil frappe cette molécule, il se désagrège pour former des atomes de brome.

Le brome est si réactif et à des niveaux si bas qu'il est très difficile à mesurer dans l'atmosphère, selon Wang, qui a dirigé les travaux en tant que stagiaire postdoctoral dans le laboratoire Pratt. Avec Stephen McNamara, doctorant au Pratt Lab, ils ont passé beaucoup de temps en laboratoire à synthétiser des atomes de brome à des niveaux extrêmement bas pour prouver leurs mesures dans l'Arctique.

Les chercheurs ont installé des instruments d'échantillonnage sur la toundra arctique. L'air est aspiré par une entrée soigneusement conçue dans un appareil appelé spectromètre de masse à ionisation chimique. Le spectromètre mesure les masses des produits dans l'échantillon, qui dit aux chercheurs ce qu'il y avait dans l'air.

Les atomes de brome sont également difficiles à mesurer car il y a peu d'endroits où ils existent sur terre, selon Wang. Ces endroits comprennent les manteaux neigeux au-dessus de l'Arctique et de l'Antarctique et au-dessus des tropiques dans la haute troposphère, située à environ 8 miles au-dessus de la Terre.

"Avec cette nouvelle capacité de mesure des atomes de brome, nous pouvons améliorer notre capacité à prédire la chimie du mercure à l'échelle mondiale, " a déclaré Wang.

"C'était vraiment excitant de pouvoir mesurer ces atomes étant donné que c'est de la chimie qui avait été supposée, mais impossible à mesurer, depuis plusieurs décennies, " dit Pratt.