Kviksølv fra industrialiserede nationer forurener Arktis - her er hvordan det kommer dertil

Forskere har længe forstået, at Arktis er påvirket af kviksølvforurening, men ved mindre om, hvordan det sker. Fjern, koldt og tilsyneladende uberørt, hvorfor er sådan et idyllisk landskab så forurenet med dette meget giftige metal?

Jeg vendte for nylig tilbage fra et to-årigt forskningsprojekt i Alaska, hvor jeg ledede feltforskning i dette spørgsmål sammen med andre videnskabsmænd fra University of Colorado; University of Nevadas Desert Research Institute; universitetet i Toulouse og universitetet i Sorbonne i Frankrig; og Gas Technology Institute i Illinois.

Vores arbejde var den mest omfattende undersøgelse til dato af, hvordan kviksølv aflejres på den arktiske tundra, et stort nordligt økosystem, der omgiver det arktiske hav. Vores resultater viser, at den gasformige form af kviksølv – der udsendes ved kulforbrænding, minedrift og andre industrielle processer i den industrialiserede verden - bliver løftet ind i regionen på tusindvis af kilometers afstand. I Arktis, det aflejres på tundrajord og løber i sidste ende ud i havets farvande, truer regionens dyreliv og mennesker.

Sporing af kviksølvs veje

Industrialiserede lande og udviklingslande udleder omkring 2, 000 tons kviksølv ud i atmosfæren hvert år. Globalt, de største kilder omfatter emissioner fra småskala og håndværksmæssig guldminedrift og kulfyrede kraftværker.

Kviksølvemissioner fra menneskelige aktiviteter antager flere former, der opfører sig forskelligt i atmosfæren Oxideret kviksølv, noteret som Hg(II), sætter sig generelt eller regner ud af atmosfæren tæt på emissionskilder. I modsætning, gasformigt elementært kviksølv, eller Hg(0), forbliver i atmosfæren i lang tid og kan rejse jorden rundt.

I Arktis, høje niveauer af kviksølv findes i hvidhvaler, isbjørne, sæler, fisk, ørne og andre fugle. Det betyder, at mennesker også bliver ramt, især inuitterne, som er afhængige af traditionel jagt og fiskeri efter mad. Udsættelse for høje niveauer af kviksølv over lange perioder kan føre til neurologiske og kardiovaskulære problemer. Forskere har arbejdet i mere end to årtier for at bestemme, hvordan kviksølv kommer fra industrialiserede lande til Arktis.

Fra atmosfære til planter til jord

Fra vores observationssted nord for Alaskas Brooks Range, vi fastslog, at gasformigt elementært kviksølv i atmosfæren er den dominerende kilde til arktisk kviksølv. Vi beregnede, at det stod for 70 procent af det kviksølv, der finder vej til tundrajord. Tidligere undersøgelser fokuserede hovedsageligt på aflejring af luftbåret oxideret kviksølv. Imidlertid, vi vurderer, at oxideret kviksølv tegner sig for mindre end en tredjedel af kviksølvaflejringen, og aflejring ved regn og sne for kun 2 pct.

Det næste spørgsmål er, hvordan gasformigt kviksølv falder til jorden. Vi fandt ud af, at planter absorberer det fra atmosfæren i deres blade, meget som de optager kuldioxid. Derefter, når planterne fælder blade eller dør, det kviksølv, de indeholder, aflejres i jorden.

Dette forklarer sandsynligvis, hvorfor afstrømning fra tundrajord til det arktiske hav - som andre forskere har anslået til i alt 50 til 85 tons om året - tegner sig for halvdelen til to tredjedele af det samlede kviksølvtilførsel til det arktiske hav. der, det kan omdannes til meget giftigt organisk methylkviksølv. Som større dyr spiser mindre dyr, det biomagnificerer gennem den akvatiske fødekæde til skadelige niveauer.

Det kunne blive værre. Vores undersøgelse undersøgte ikke den potentielle effekt af global opvarmning, men hvis klimaændringerne fortsætter ukontrolleret, varmere temperaturer kan destabilisere kviksølvaflejringer i permafrostjord og tillade endnu større mængder at vandre ind i arktiske farvande.

Fingeraftryk af kviksølvkilder

Vi indsamlede vores arktiske data året rundt – en stor ordre på et sted med lange, mørke vintre, når temperaturen falder til 40 grader Fahrenheit under nul. Sommeren byder også på udfordringer, især med skyer af myg.

Vi brugte et laboratorium sat op på tundraen, som vi besøgte regelmæssigt for at kalibrere og servicere vores instrumenter og for at samarbejde med personale fra Toolik Field Station, en forskningsstation, der drives af University of Alaska i Fairbanks. Vores instrumentering omfattede målinger af alle større former for kviksølv i alle miljøområder, inklusive atmosfæren, sne, regn, planter, lav, mosser, og tundrajord og permafrost.

Mange af vores instrumenter tillod kontinuerlige målinger gennem hele året via fjernbetjening. Vi var nødt til at måle kviksølvniveauer året rundt for at udvikle årlige kviksølvaflejringsmassebalancer – skøn over, hvor meget kviksølv der kom ind i Arktis fra forskellige kilder, og hvor det går hen. Ud over, mine samarbejdspartnere fra Frankrig udførte målinger af stabile kviksølvisotoper – en ny og kraftfuld teknik, der gjorde det muligt for os at fingeraftrykke forskellige kilder til kviksølv i miljøet.

Videnskab til støtte for global handling

Vores forskning understreger vigtigheden af ​​Minamata-konventionen om kviksølv, den første globale traktat designet til at beskytte menneskers sundhed og miljøet mod dette elements negative virkninger. Mere end 120 lande, inklusive USA, har underskrevet konventionen, som trådte i kraft i august 2017.

Pagten kræver, at medlemslandene udfaser eller reducerer kviksølv fra produkter som batterier, visse pærer, kosmetik og pesticider. De skal også kontrollere kviksølvluftemissioner fra kulfyrede kraftværker, affaldsforbrænding og relaterede industrielle processer, og reducere eller eliminere brugen af ​​kviksølv i småskala guldminedrift og kemisk fremstilling.

Efter denne undersøgelse, Jeg planlægger at fortsætte med at undersøge, om gasformigt kviksølv også er en dominerende kilde til forurening i andre fjerntliggende lande, og mekanismen for plantens kviksølvoptagelse, som kan være hovedvejen for atmosfæriske kviksølvaflejringer til land. Videnskabsmænd, regulatorer og politiske beslutningstagere har brug for en bedre forståelse af, hvordan optagelsen af ​​gasformigt kviksølv i planter og jordbund påvirker miljøet, inklusive verdens skove. Med Minamata-konventionen som ramme, mange nationer vil have brug for denne form for videnskabelig information for at reducere giftig kviksølvfare.

Denne artikel blev oprindeligt publiceret på The Conversation. Læs den originale artikel.