Los pesticidas generalizados podrían amenazar la capa de ozono de la Tierra
Los agricultores han estado utilizando productos químicos a base de cobre para proteger sus cultivos durante más de un siglo. Estos insecticidas protegen contra insectos y hongos que pueden dañar las plantas, mejorando las cosechas. Pero hay un problema. Estos químicos también pueden reaccionar con el suelo, liberando gases que dañan la capa de ozono de la Tierra. Ese es el hallazgo de un nuevo estudio.
«Hemos estado usando compuestos de cobre desde 1800 sin darnos cuenta por completo de algunos de los efectos secundarios», dice Robert Rhew. Es biogeoquímico de la Universidad de California, Berkeley.
El equipo de Rhew descubrió que el cobre reacciona con el suelo para producir dos compuestos. Uno es el bromuro de metilo, que contiene bromo. El otro es el cloruro de metilo, que contiene cloro. Tanto el bromo como el cloro son elementos altamente reactivos llamados halógenos que comparten varias características. Una es la capacidad de formar compuestos que destruyen el ozono. Por lo tanto, tanto el bromuro de metilo como el cloruro de metilo destruyen el ozono en la atmósfera terrestre. El ozono protege la vida en la Tierra de los dañinos rayos UV del sol.
«El cobre se considera ecológico», dijo Rhew. «En comparación con algunas alternativas, probablemente todavía lo sea». Pero, como su equipo ha demostrado ahora, los productos químicos a base de cobre Una región clave de la atmósfera terrestre podría verse amenazadaHallazgos publicados el 10 de enero Comunicaciones de la naturaleza.
Extracto de halógeno
La idea de que el cobre, el suelo y los halógenos en la atmósfera pueden estar interconectados proviene de una 20 años aprendiendoEn ese estudio, un equipo alemán encontró que el hierro en el suelo reacciona con otros componentes del suelo. Estas reacciones pueden producir bromuro de metilo y cloruro de metilo. El cobre, como el hierro, es un metal. El equipo de Rhew se preguntó si el cobre reaccionaría con el suelo para producir los mismos halógenos.
Para averiguarlo, agregaron sulfato de cobre, el ingrediente principal de muchos pesticidas a base de cobre, al suelo. Luego, el equipo midió los gases liberados del suelo. Los investigadores probaron el suelo con y sin la bacteria. También observaron si el suelo estaba expuesto a la luz solar.
En todas las condiciones, el cobre reacciona con la materia orgánica del suelo y ayuda a formar gases halógenos. Lo que sorprendió a todos fue la cantidad de gas. Rhew dijo que fue «suficiente para sorprendernos».
El cobre reacciona más que las liberaciones de hierro. A partir de estos datos, el equipo de Rhew estimó la cantidad de gas que el cobre podría liberar al aire cada año al reaccionar con el suelo. A nivel mundial, hay aproximadamente 4000 toneladas métricas de bromuro de metilo. Además de eso, podría arrojar otras 2500 toneladas métricas de cloruro de metilo.
El papel del cobre
Antes de estos experimentos, era difícil adivinar cuánto gas halógeno produciría la mezcla de cobre y suelo. Después de todo, el sulfato de cobre contiene solo átomos de cobre, azufre y oxígeno. No contiene carbono, hidrógeno, bromo o cloro. Estos son los átomos que forman el bromuro de metilo y el cloruro de metilo que se liberan en el aire. Las moléculas inicial y final simplemente «no comparten ningún átomo entre sí», explicó Rhew.
Resulta que el suelo proporciona todos los átomos necesarios para producir compuestos de halógeno. El cobre simplemente mantiene unidas estas moléculas. El sulfato de cobre hace esto robando al suelo algunos de sus electrones. Este es un ejemplo de una reacción redox.
Pero espera, las cosas empeorarán. Los suelos continúan emitiendo gases que contienen halógenos mucho después de que los químicos a base de cobre se descompongan. ¿Por qué? La luz del sol puede reactivar el cobre. Esto permite que prosiga la reacción de formación de halógeno. «Con la luz del sol, la respuesta es mayor y dura más», explicó Rhew.
Frank Kepler es geoquímico del equipo alemán. «Tomó 20 años», dijo, «pero estoy muy feliz de ver [our] El trabajo está en constante evolución. Kepler trabaja en la Universidad de Heidelberg. La novedad de la investigación del cobre, dice Keppler, es vincular los gases halogenados con la actividad humana. La investigación del hierro de su grupo se centra en las reacciones totalmente naturales en los suelos.
La amenaza humana al ozono estratosférico
En 1985, los científicos descubrieron que el ozono en la estratosfera de la Tierra se estaba diluyendo. Esto es especialmente cierto en la Antártida. Los científicos se refieren a este adelgazamiento como un «agujero» en la capa de ozono. (Siempre hay algo de ozono allí. Pero es mucho menos de lo normal). Los halógenos han estado destruyendo el ozono de alto vuelo durante décadas. Los científicos han aprendido que la principal fuente de estos halógenos son los gases liberados por los humanos en la superficie de la Tierra.
Un contribuyente importante es un refrigerante utilizado en acondicionadores de aire. Estos productos químicos tienen un nombre largo: clorofluorocarbonos (Klor-oh-FLOOR-oh-kar-bunz). Se les conoce simplemente como CFC. Estos CFC y otros químicos agotan tanto el ozono en la atmósfera que en 1987, los 198 estados miembros de las Naciones Unidas acordaron prohibirlos.llamado Protocolo Montrealel tratado se convirtió en el primer tratado en la historia en ser apoyado por todos los países.
La prohibición probablemente evitó el desastre. El agujero en la capa de ozono ha comenzado a cerrarse. Pero Susann Tegtmeier señala que la capa de ozono tardará mucho en recuperarse. Es climatóloga de la Universidad de Saskatchewan en Canadá. «Cada invierno, todavía vemos un agujero de ozono sobre la Antártida», dijo.
La liberación sostenida de cloro y bromo no ayuda. Estos halógenos son destructores de ozono altamente efectivos. Eso es porque cuando los halógenos destruyen el ozono, explica Tegtmeier, «actúan como catalizadores», es decir, los halógenos sobreviven a la reacción. Entonces, los halógenos en la atmósfera pueden destruir las moléculas de ozono una y otra vez.
Después de la prohibición de los CFC, el bromuro de metilo y el cloruro de metilo se convirtieron en las nuevas fuentes principales de halógenos en la atmósfera. El volcán puede arrojar algo. Pero no lo suficiente para explicar los niveles observados en la atmósfera. Una nueva investigación sugiere que los productos químicos a base de cobre pueden representar alrededor del 10 por ciento de la fuente misteriosa del gas. Otras fuentes de cobre pueden agregar más gases halogenados a la atmósfera. Estas fuentes pueden incluir revestimientos antifúngicos a base de cobre para embarcaciones.
¿Que sigue?
«Algunos estudios de campo podrían ser excelentes», dijo Tegtmeier. Tenía curiosidad acerca de cuántas de estas reacciones cobre-suelo tienen lugar en la naturaleza. Después de todo, el entorno del laboratorio es simple y controlable. Naturalmente no. Diferentes suelos alrededor del mundo pueden responder de manera diferente a los químicos de cobre. «La gran pregunta», dijo, «¿qué significa esto a nivel mundial?»
Si los pesticidas a base de cobre producen gases que agotan la capa de ozono, la sociedad debe manejar estos químicos con más cuidado. El bromuro de metilo requiere atención especial. El bromo tiene el potencial de destruir más ozono que el cloro. Una molécula de bromuro de metilo en la estratosfera equivale aproximadamente a «50 cloruros de metilo», dice Martyn Chipperfield. Él es un químico atmosférico y no participó en el estudio. Trabaja en la Universidad de Leeds, Reino Unido.
La gran conclusión de Rhew es que incluso los productos químicos considerados ecológicos durante mucho tiempo pueden dañar el medio ambiente. Mirando hacia el futuro, Rhew dijo: «Cuando hablamos sobre el impacto ambiental de agregar algo a la naturaleza, no podemos asumir que sabemos todo de inmediato. Algunas consecuencias son invisibles».
