Uma equipe de pesquisadores baseada no MIPT propôs analisar a composição do líquen para avaliar a qualidade do ar atmosférico quando as estações convencionais de monitoramento não estão disponíveis. Eles produziram um estudo de caso do Xanthoria parietina líquen, cujas amostras foram coletadas em Moscou, Nizhny Novgorod, e duas cidades fora de Moscou - Dolgoprudny e Dubna. A análise da amostra revelou seu ferro, cobre, e conteúdo de manganês, junto com as concentrações de radicais livres de fenol e polifenol - dois tipos de compostos que ocorrem naturalmente nos líquenes. Os resultados da pesquisa foram publicados no Journal of Applied Spectroscopy .

“Ao mostrar que a qualidade do ar atmosférico determina a concentração de radicais nos líquenes, provamos que a espectroscopia de ressonância paramagnética de elétrons pode ser usada para monitoramento ambiental em cidades, "diz a Professora Associada Svetlana Zhuravleva do Departamento de Química, MIPT. "Isso torna o método muito conveniente para aquelas áreas onde as estações de monitoramento do ar não estão disponíveis. Mesmo as grandes cidades habitadas por milhões de pessoas normalmente não têm mais do que 10 dessas instalações."

Íons metálicos e radicais livres de moléculas orgânicas estão envolvidos em reações enzimáticas vitais para a saúde. Mas o excesso de íons e radicais perturbam o metabolismo celular e interferem no equilíbrio natural das reações redox, danificando as proteínas, ácidos nucleicos, e os lipídios na membrana celular. À medida que esse dano se acumula nas células, pode levar a várias doenças graves. A poluição atmosférica em cidades industriais densamente povoadas é um dos principais fatores implicados na contagem excessiva de íons metálicos e radicais livres nas células vivas. Os pesquisadores estimam que, em 2015, 16 por cento das mortes em todo o mundo resultaram de doenças causadas por más condições ambientais. Isso é três vezes o número de mortes causadas pela AIDS, tuberculose e malária combinadas, ou 15 vezes o número de pessoas mortas em guerras e por outras formas de violência.

Os metais medidos foram magnésio e dois elementos de transição - ferro e cobre. Seus íons são capazes de entrar em reações redox, pelo qual eles podem desistir ou absorver elétrons com relativa facilidade. Se a troca de elétrons em um processo redox resultar em um íon metálico com um número ímpar de elétrons, um deles está fadado a ser desemparelhado. Esses íons com elétrons desemparelhados são chamados de paramagnéticos. Os radicais são um tanto semelhantes. Este termo é reservado para todos os outros íons, átomos, e até moléculas inteiras de compostos orgânicos ou inorgânicos que têm um elétron desemparelhado. O traço característico dos radicais e íons metálicos é sua natureza reativa; isso é, eles prontamente sofrem reações químicas com outras moléculas. Como resultado de uma concentração elevada dessas espécies reativas em células vivas, processos químicos anormais ocorrem com mais freqüência. Eles evitam que células individuais e, por extensão, o corpo como um todo mantenham o estado de equilíbrio dinâmico conhecido como homeostase. Pesquisas anteriores indicaram que maior teor de radicais livres e íons metálicos paramagnéticos em células de mamíferos se correlaciona com uma deterioração da saúde.

"Os líquenes absorvem prontamente compostos de metais do ar atmosférico poluído. Além disso, eles são autônomos e não requerem condições especiais:Líquenes podem crescer em árvores, rochas, estruturas metálicas. Eles não precisam de solo, luz mínima e, portanto, abundantes em toda a Rússia, "explica o professor Eduard Trukhan do MIPT, que possui um ScD em física e matemática. "Tudo isso faz dos líquenes um candidato principal para uso no monitoramento ambiental e avaliação dos riscos que a poluição representa para a população."

Para medir o conteúdo de íons metálicos e radicais orgânicos em líquenes, os pesquisadores empregaram duas técnicas analíticas. Primeiro, o conteúdo total de todas as espécies reativas com elétrons desemparelhados foi determinado por meio de ressonância paramagnética de elétrons. Depois disso, suas concentrações individuais foram identificadas por espectroscopia de emissão óptica.

Os pesquisadores compararam os dados obtidos com o índice de poluição do ar, um indicador complexo padrão de qualidade ambiental. Os valores da API são medidos, calculado, e lançado publicamente pelo Serviço Federal de Hidrometeorologia e Monitoramento Ambiental da Rússia e pelo Ministério de Recursos Naturais e Meio Ambiente do país. API é calculado como a soma das concentrações médias anuais de poluentes expressas em termos de suas concentrações máximas admissíveis, que se baseiam em suas classificações de risco. A poluição do ar em Dubna e Dolgoprudny é considerada baixa (API <5), mas Moscou e Nizhny Novgorod têm uma classificação pobre (5

Pavel Bondarenko, um pesquisador do Departamento de Química, MIPT, destaca a relevância do trabalho:"Este estudo fornece a primeira escala de classificação para classificar a qualidade ambiental com base na concentração de centros paramagnéticos em líquenes. Poderia ser usado para mapear a poluição urbana e identificar as zonas nas cidades que podem representar perigo para a saúde humana."