Un equipo de investigadores del MIPT ha propuesto analizar la composición de los líquenes para evaluar la calidad del aire atmosférico cuando las estaciones de monitoreo convencionales no están disponibles. Produjeron un estudio de caso de la Xanthoria parietina liquen, cuyas muestras fueron recolectadas en Moscú, Nizhny Novgorod, y dos ciudades fuera de Moscú:Dolgoprudny y Dubna. El análisis de la muestra reveló su hierro, cobre, y contenido de manganeso, junto con las concentraciones de radicales libres de fenol y polifenol, dos tipos de compuestos que se encuentran naturalmente en los líquenes. Los resultados de la investigación se publicaron en el Revista de espectroscopia aplicada .

"Al mostrar que la calidad del aire atmosférico determina la concentración de radicales en los líquenes, Demostramos que la espectroscopia de resonancia paramagnética electrónica se puede utilizar para el monitoreo ambiental en las ciudades, "dice la profesora asociada Svetlana Zhuravleva del Departamento de Química, MIPT. "Esto hace que el método sea muy conveniente para aquellas áreas donde las estaciones de monitoreo del aire no están disponibles. Incluso las grandes ciudades pobladas por millones de personas generalmente no tienen más de 10 de tales instalaciones".

Los iones metálicos y los radicales libres de moléculas orgánicas participan en reacciones enzimáticas vitales para la salud. Pero el exceso de iones y radicales interrumpe el metabolismo celular e interfiere con el equilibrio natural de las reacciones redox al dañar las proteínas. ácidos nucleicos, y los lípidos de la membrana celular. A medida que este daño se acumula en las células, puede provocar numerosas enfermedades graves. La contaminación atmosférica del aire en las ciudades industriales densamente pobladas es uno de los principales factores implicados en el recuento excesivo de iones metálicos y radicales libres en las células vivas. Los investigadores han estimado que en 2015, El 16 por ciento de las muertes en todo el mundo se debieron a enfermedades causadas por malas condiciones ambientales. Esto es tres veces el número de muertes causadas por el SIDA, tuberculosis y malaria combinados, o 15 veces el número de personas muertas en guerras y por otras formas de violencia.

Los metales medidos fueron magnesio y dos elementos de transición:hierro y cobre. Sus iones son capaces de entrar en reacciones redox, por lo que pueden ceder o aceptar electrones con relativa facilidad. Si el intercambio de electrones en un proceso redox da como resultado un ion metálico que tiene un número impar de electrones, uno de ellos está destinado a ser desemparejado. Estos iones con electrones desapareados se denominan paramagnéticos. Los radicales son algo similares. Este término está reservado para todos los demás iones, átomos e incluso moléculas enteras de compuestos orgánicos o inorgánicos que tienen un electrón desapareado. El rasgo característico de los radicales y los iones metálicos es su naturaleza muy reactiva; es decir, experimentan fácilmente reacciones químicas con otras moléculas. Como resultado de una concentración elevada de tales especies reactivas en las células vivas, Los procesos químicos anormales ocurren con mayor frecuencia. Evitan que las células individuales y, por extensión, el cuerpo en su conjunto, mantengan el estado de equilibrio dinámico conocido como homeostasis. Investigaciones anteriores indicaron que un mayor contenido de radicales libres e iones metálicos paramagnéticos en células de mamíferos se correlaciona con un deterioro de la salud.

"Los líquenes absorben fácilmente compuestos de metales del aire atmosférico contaminado. Además, son autónomos y no requieren condiciones especiales:los líquenes pueden crecer en los árboles, rocas estructuras metálicas. No necesitan tierra luz mínima y, por lo tanto, abundan en toda Rusia, "explica el profesor Eduard Trukhan del MIPT, quien tiene un doctorado en física y matemáticas. "Todo esto convierte a los líquenes en un candidato principal para su uso en el monitoreo ambiental y la evaluación de los riesgos que la contaminación representa para la población".

Para medir el contenido de iones metálicos y radicales orgánicos en líquenes, los investigadores emplearon dos técnicas analíticas. Primero, el contenido total de todas las especies reactivas con electrones desapareados se determinó mediante resonancia paramagnética de electrones. Después, sus concentraciones individuales se identificaron mediante espectroscopia de emisión óptica.

Los investigadores compararon los datos que obtuvieron con el índice de contaminación del aire, un indicador complejo estándar de calidad ambiental. Se miden los valores API, calculado, y publicado por el Servicio Federal de Hidrometeorología y Monitoreo Ambiental de Rusia y el Ministerio de Recursos Naturales y Medio Ambiente del país. El API se calcula como la suma de las concentraciones medias anuales de contaminantes expresadas en términos de sus concentraciones máximas admisibles. que se basan en sus clasificaciones de peligro. La contaminación del aire en Dubna y Dolgoprudny se considera baja (API <5), pero Moscú y Nizhni Nóvgorod tienen una mala clasificación (5

Pavel Bondarenko, investigador del Departamento de Química, MIPT, destaca la relevancia del trabajo:"Este estudio proporciona la primera escala de clasificación para calificar la calidad ambiental basada en la concentración de centros paramagnéticos en líquenes. Podría usarse para mapear la contaminación urbana e identificar aquellas zonas en las ciudades que podrían representar un peligro para la salud humana".