Luego de un arduo trabajo, los investigadores han logrado desarrollar una revolucionaria técnica que permite medir la pérdida biológica de nitrógeno fijada por medio de una anomalía a la que aún no tienen una explicación en la composición isotópica del dinitrógeno atmosférico. Con este trabajo se abre la posibilidad de responder preguntas fundamentales sobre el ciclo global del nitrógeno y, eventualmente, abordar problemas como la remediación de aguas dulces.
Entender cómo funciona para poder innovar
Es bien sabido que el nitrógeno activo ingresa de forma natural a la biosfera por medio de las bacterias acuáticas fijadoras del nitrógeno, o en algunos casos por rayos. A esto se le suma la contribución humana: cuando usan fertilizante, gran parte se filtra a los cursos de agua para acabar en el océano.
Los microorganismos anaeróbicos generalmente convierten el nitrógeno activo en nitrógeno gaseoso o en especies menos inofensivas como el óxido nitroso, por lo que medir la producción biológica de dinitrógeno es importante en la comprensión de la ecología en la Tierra y la influencia humana en ella. El hecho de detectar el nitrógeno biogénico es difícil, debido a que el 78 % de la atmósfera está compuesta de nitrógeno. Una técnica conocida consiste en usar argón como referencia inerte para el aire y asumir que un aumento en la proporción de nitrógeno refleja la producción de nitrógeno biogénico.
No obstante, el geoquímico Jiarui Liu, de la Universidad de California en Santa Bárbara, explica que «una vez que se inyectan burbujas de aire en el agua, esa proporción aumenta, al igual que si se produjera N₂ biológico», lo que lo convierte en un resultado poco confiable.
La innovación latente en el descubrimiento que da puertas a nuevas investigaciones
El punto de inflexión radica en que el dinitrógeno de la atmósfera superior presenta un exceso del 2 % de moléculas formadas por dos átomos de nitrógeno, producido por las reacciones fotoquímicas que destruyen y reforman sus triples enlaces. Por el contrario, las bacterias producen dinitrógeno con un emparejamiento isotópico aleatorio.
Por su parte, el equipo de Edward Young logró medir la diferencia de moléculas utilizando un espectrómetro de masas llamado Panorama, que logró medir esta diferencia única en las moléculas, adquiriendo de esta forma una «huella dactilar» isotópica inalterable que permite distinguir con precisión el nitrógeno generado por procesos biológicos del nitrógeno de fondo en el aire.
Después de aplicar esta técnica en distintos puntos de la Tierra, los investigadores validaron la señal isotópica al detectar variaciones claras en ecosistemas con distintos niveles de actividad microbiana. Demostrando que este avance sirve como una herramienta precisa para rastrear la desnitrificación biológica en entornos reales, superando las interferencias físicas de los métodos tradicionales.
Impacto, prácticas y desafíos futuros de la medición isotópica
Esta técnica requiere una alta resolución del espectrómetro Panorama, que no está disponible en muchos laboratorios alrededor del mundo; lamentablemente, ningún espectrómetro de masas de fuente de gas iguala su resolución. El potencial impacto es muchísimo, debido a la medición precisa de estas anomalías isotópicas que permitirán determinar si el ciclo global del nitrógeno se encuentra en equilibrio, reduciendo el margen de error al calcular las pérdidas biológicas del nitrógeno.
No obstante, los investigadores sugieren que la técnica podría tener un gran alcance para determinar si el ciclo global del nitrógeno se encuentra en equilibrio. Según lo dicho por el geoquímico Jiarui Liu: Básicamente, el siguiente paso es tomar más muestras de agua para intentar reducir el margen de error en la medición de las pérdidas. Se considera que más adelante este trabajo pudiera tener aplicaciones más concretas, tal como una evaluación más fiable de la eliminación de nitratos en las aguas de consumo humano.
Este sin duda es un descubrimiento innovador que podría convertirse en un procedimiento rutinario en un futuro en el ámbito de la remediación de las aguas dulces.
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