Прямые наблюдения за спецификацией окисленных форм ртути в атмосфере полярных районов

Почему ртуть на полюсах важна для людей

Загрязнение ртутью может звучать как проблема, ограниченная дымовыми трубами и старыми термометрами, но оно тихо накапливается в рыбе и морских млекопитающих, которыми многие северные сообщества питаются. То, что происходит с ртутью в холодном, освещённом солнцем воздухе над арктическим морским льдом или антарктическим снегом, влияет на то, сколько этого токсичного металла попадает в океан и, в конечном счёте, на наши тарелки. В этом исследовании представлены первые прямые, оперативные измерения конкретных окисленных форм ртути в полярном воздухе, что заставляет учёных по-новому взглянуть на то, как этот глобальный загрязнитель перемещается, трансформируется и оседает обратно на Землю.

Как ртуть перемещается и трансформируется

Ртуть, выбрасываемая электростанциями, промышленностью и другими источниками, обычно попадает в атмосферу в нейтральной газовой форме, которая может дрейфовать по всему миру в течение многих месяцев. Сама по себе эта форма плохо растворяется в воде и неохотно оседает на поверхностях. Однако в полярных регионах солнечный свет, падающий на солёный снег и морской лед, активирует высокореактивные галогены — такие как бром и йод. Эти атомы действуют как химические «крючки», захватывая иначе инертный газ ртуть и превращая его в окисленные формы, которые с большей вероятностью растворяются в воде, прилипают к частицам или смываются в снегу и дожде.

Новые методы наблюдения невидимых загрязнителей

До сих пор учёные редко могли видеть отдельные молекулы окисленной ртути в настоящей атмосфере. Большинство приборов собирали их на фильтры или покрытия в течение многих часов или дней, смешивая все формы вместе и теряя важные детали. В этом исследовании использовали ультра-чувствительный масс-спектрометр, который бережно заряжает молекулы в воздухе и затем с высокой точностью определяет их массу. Прибор развернули на финской антарктической станции и на борту ледокола, дрейфующего вместе с арктическим морским льдом, делая снимки полярного воздуха каждые несколько минут. Такая схема позволила различать разные молекулы окисленной ртути по их точной массе и природным изотопным отпечаткам.

Что показал воздух над льдом

Измерения показали, что и в Арктике, и в Антарктиде одним соединением — бромидом ртути (HgBr2) — была доминирующая окисленная форма ртути в весеннем воздухе близ поверхности. В Антарктиде приборы также зарегистрировали дигалогенид ртути (HgCl2) и несколько соединений, содержащих йодиды, что указывает на более богатый химический набор, чем ожидалось. Уровни этих видов в суммарной массе соответствовали тому, что традиционные методы фиксировали как окисленную ртуть, что говорит о том, что недавно выделенные молекулы объясняют значительную часть того, что предыдущие приборы измеряли как единый слитый показатель. Важно, что пики бромида ртути совпадали с падениями нейтральной ртути и изменениями озона, подчёркивая ключевую роль бромовой фотохимии в формировании загрязнения ртутью вблизи полюсов.

Почему существующие модели промахиваются

Компьютерные модели, симулирующие глобальное загрязнение ртутью, предсказывали совсем иную картину. Обычно в них предполагается, что в окисленном пуле доминируют дигалогениды ртути и некоторые формы с гидроксильными группами, тогда как бромид ртути считается незначительным. Новые полевые данные прямо противоречат этим предположениям: бромид ртути, по-видимому, несёт гораздо большую долю окисленной ртути, чем допускают модели, а роль йодной химии оказалась ранее недооценённой. Поскольку каждая окисленная форма ртути по-разному расщепляется под действием солнечного света, прилипает к частицам и растворяется в воде, ошибка в соотношении видов может сместить представления о том, где и с какой скоростью ртуть возвращается на поверхность.

Что это значит для океанов, пищи и политики

Для неспециалистов смысл в том, что не вся ртуть в воздухе ведёт себя одинаково. Если быстрее разрушающиеся формы, такие как бромид ртути, чаще встречаются, чем ожидалось, больше окисленной ртути может возвращаться к долгоживущей нейтральной форме и путешествовать дальше, прежде чем попасть в океан или на сушу. Это может изменить регионы, получающие наибольшие осадки ртути, и то, сколько накопится в рыбе. Прямо идентифицировав отдельные молекулы окисленной ртути в полярном воздухе, это исследование даёт недостающую химическую детализацию, необходимую для уточнения глобальных моделей и более точной оценки воздействия мер контроля загрязнений и международных соглашений, направленных на защиту экосистем и здоровья людей от ртути.

Цитирование: Jokinen, T., Gómez Martín, J.C., Feinberg, A. et al. Direct observations of atmospheric oxidized mercury speciation in polar areas. Nat Commun 17, 3160 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71146-z

Ключевые слова: атмосферная ртуть, поля́рные регионы, галогеновая химия, загрязнение воздуха, масс-спектрометрия