Isótopos metálicos estables para rastrear las partículas atmosféricas

El uso de isótopos metálicos estables permite identificar las fuentes de la contaminación por partículas. La espectrometría de masas con fuente de plasma de acoplamiento inductivo y multicolección (MC-ICP-MS) utiliza isótopos estables para detectar concentraciones de metales, permitiendo a los científicos estudiar la química medioambiental de metales contaminantes como el cobre (Cu) y el zinc (Zn). La técnica se puede utilizar para identificar y entender los procesos de transporte en la atmósfera.

En el proyecto ISOTRACE (Stable isotopes of metals as pollutant tracers in the atmospheric environment) se utilizaron relaciones de isótopos estables para rastrear fuentes de metales contaminantes que afectan a la calidad del aire urbano. El objetivo era entender mejor los mecanismos subyacentes al fraccionamiento isotópico en los materiales de partida y las variaciones isotópicas en las partículas atmosféricas de grandes ciudades europeas.

Los investigadores estudiaron las composiciones de isótopos de Zn existentes en los materiales de alimentación y los subproductos de combustión de tres plantas de generación eléctrica alimentadas por carbón diferentes, y desarrollaron un modelo que tenía en cuenta los fraccionamientos isotópicos observados. Los resultados mostraron que los procesos que regían la variación isotópica encontrada en las plantas eran la especiación elemental del carbón, la evaporación y la condensación.

El modelo desarrollado por los integrantes de ISOTRACE sirve para estimar las firmas de isótopos de Zn de las partículas atmosféricas que salen de las plantas eléctricas en base simplemente al análisis del carbón de alimentación. Eso permite el uso de isótopos como herramienta cuantitativa para ubicar las fuentes del Zn procedente de la combustión del carbón presente en la atmósfera.

Los investigadores recogieron también materia particulada en Londres y Barcelona, en distintos momentos y a distintas alturas. Los resultados mostraron por primera vez que las fuentes de zinc dominantes variaban de una ciudad a otra y en función de la época del año. Por lo tanto, cada ciudad requiere sus propias estrategias de evaluación de las fuentes y reducción de las emisiones que tomen en consideración el momento temporal concreto.

La comparación con la firma isotópica de distintas fuentes y técnicas de rastreo de fuentes puso de manifiesto la importancia de emisiones procedentes de componentes del tráfico distintos a los tubos de escape, como por ejemplo los neumáticos. No obstante, las emisiones procedentes de procesos a alta temperatura, como la combustión de gasolina, diésel, residuos o carbón, son igualmente importantes en varios momentos del año.

El proyecto ISOTRACE demostró asimismo que es posible obtener datos isotópicos exactos y precisos utilizando distintos métodos analíticos, y puso de manifiesto la necesidad de una norma sobre isótopos certificada a nivel internacional para los aerosoles.