Des chercheurs ont découvert que l’activité humaine avait multiplié par sept le taux de mercure atmosphérique depuis 1500 de notre ère. En utilisant le dioxyde de soufre comme indicateur des émissions volcaniques, ils ont établi que les sources humaines, telles que la combustion du charbon et les activités industrielles, sont les principales responsables des niveaux élevés actuels. de mercure dans l’atmosphère.
La recherche établit une référence naturelle pour le mercure dans l’atmosphère en estimant les émissions dues aux éruptions volcaniques.
De nouvelles recherches de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) révèlent que depuis environ 1500 CE, début de l’ère moderne, les humains ont multiplié par sept la concentration de mercure potentiellement toxique dans l’atmosphère.
Nouvelle méthodologie pour estimer les émissions de mercure
L’équipe de recherche, dirigée par Elsie M. Sunderland, professeur Fred Kavli de chimie environnementale et professeur de sciences de la Terre et des planètes, a développé une nouvelle méthode pour estimer avec précision la quantité de mercure émise chaque année par les volcans, le plus grand émetteur naturel de mercure. L’équipe a utilisé cette estimation – ainsi qu’un modèle informatique – pour reconstruire les niveaux de mercure atmosphérique pré-anthropiques.
Évaluation des niveaux de mercure préindustriels
Les chercheurs ont estimé qu’avant que les humains ne commencent à rejeter du mercure dans l’atmosphère, celle-ci contenait en moyenne environ 580 mégagrammes de mercure. Cependant, en 2015, une recherche indépendante qui a examiné toutes les mesures atmosphériques disponibles a estimé que le réservoir de mercure atmosphérique était d’environ 4 000 Mg, soit près de 7 fois plus grand que les conditions naturelles estimées dans cette étude.
Les émissions humaines de mercure provenant des centrales électriques au charbon, de l’incinération des déchets, de l’industrie et des mines comblent la différence.
Comprendre le cycle du mercure
« Le méthylmercure est un puissant neurotoxique qui se bioaccumule dans les poissons et d’autres organismes, y compris nous », a déclaré Sunderland, auteur principal de l’article. « Comprendre le cycle naturel du mercure provoqué par les émissions volcaniques constitue un objectif de base pour les politiques visant à réduire les émissions de mercure et nous permet de comprendre l’impact total des activités humaines sur l’environnement. »
La recherche est publiée dans Lettres de recherche géophysique.
Défis liés à la détection du mercure
Le défi lié à la mesure du mercure dans l’atmosphère est qu’il n’y en a pas beaucoup, malgré son impact considérable sur la santé humaine. Dans un mètre cube d’air, il ne peut y avoir qu’un nanogramme de mercure, ce qui rend sa détection par satellite pratiquement impossible.
Au lieu de cela, les chercheurs ont dû utiliser comme substitut un autre produit chimique émis en tandem avec le mercure. Dans ce cas, l’équipe a utilisé du dioxyde de soufre, un composant majeur des émissions volcaniques.
Utiliser le dioxyde de soufre comme proxy
« Ce qui est bien avec le dioxyde de soufre, c’est qu’il est très facile à observer à l’aide de satellites », a déclaré Benjamin Geyman, doctorant en sciences et ingénierie de l’environnement à SEAS et premier auteur de l’article. « L’utilisation du dioxyde de soufre comme indicateur du mercure nous permet de comprendre où et quand les émissions volcaniques de mercure se produisent. »
À l’aide d’une compilation des rapports mercure/dioxyde de soufre mesurés dans les panaches de gaz volcaniques, les chercheurs ont procédé à une ingénierie inverse de la quantité de mercure pouvant être attribuée aux éruptions volcaniques. Ensuite, à l’aide du modèle atmosphérique GEOS-Chem, ils ont modélisé la façon dont le mercure provenant des éruptions volcaniques se déplaçait à travers le monde.
Impact des émissions volcaniques
L’équipe a découvert que même si le mercure se mélange à l’atmosphère et peut parcourir de longues distances depuis son site d’injection, les émissions volcaniques ne sont directement responsables que de quelques pour cent des concentrations au niveau du sol dans la plupart des régions de la planète. Cependant, il existe des régions, comme en Amérique du Sud, en Méditerranée et dans la ceinture de feu du Pacifique, où les niveaux d’émissions volcaniques de mercure rendent plus difficile le suivi des émissions humaines.
« À Boston, nous pouvons effectuer notre surveillance locale et nous n’avons pas à nous demander s’il s’agit d’une année de grand volcan ou d’une petite année de volcan », a déclaré Geyman. « Mais dans un endroit comme Hawaï, vous disposez d’une importante source de mercure naturel qui varie fortement dans le temps. Cette carte nous aide à comprendre où les volcans sont importants et où ils ne le sont pas, ce qui est très utile pour comprendre l’impact de l’homme sur les tendances à long terme du mercure dans les poissons, dans l’air et dans l’océan. Il est important de pouvoir corriger la variabilité naturelle de l’influence volcanique dans les endroits où nous pensons que cette influence n’est peut-être pas négligeable.
La recherche a été co-écrite par Colin Thackray et Daniel J. Jacob, professeur de la famille Vasco McCoy de chimie atmosphérique et de génie environnemental.
L’étude a été financée par la National Science Foundation.
