Et andet problem med Kinas kul - kviksølv i ris

Kviksølvforurening er et problem, der normalt er forbundet med fiskeforbrug. Gravide kvinder og børn i mange dele af verden rådes til at spise fisk med lavt indhold af kviksølv for at beskytte mod de negative helbredspåvirkninger, herunder neurologiske skader, forårsaget af en særlig giftig form for kviksølv, methylkviksølv.

Men nogle mennesker i Kina, verdens største kviksølvudleder, er udsat for mere methylkviksølv fra ris, end de er fra fisk. I en nylig undersøgelse, vi undersøgte omfanget af dette problem, og hvilken retning det kunne gå i fremtiden.

Vi fandt ud af, at Kinas fremtidige emissionsbane kan have en målbar indflydelse på landets ris-methylkviksølv. Dette har vigtige konsekvenser ikke kun i Kina, men i hele Asien, hvor kulforbruget er stigende, og ris er en basisfødevare. Det er også relevant, da lande over hele verden implementerer Minamata-konventionen, en global traktat om beskyttelse af menneskers sundhed og miljøet mod kviksølv.

Hvorfor er kviksølv et problem i ris?

Målinger af methylkviksølv i ris i Kina fra begyndelsen af ​​2000'erne var i områder, hvor kviksølvudvinding og andre industrielle aktiviteter førte til høje kviksølvniveauer i jord, som derefter blev optaget af risplanter. Nyere forskning, imidlertid, har vist, at methylkviksølv i ris også er forhøjet i andre områder af Kina. Dette tyder på, at luftbårent kviksølv - udsendt af kilder som kulfyrede kraftværker og efterfølgende sætter sig på jorden - også kan være en faktor.

For bedre at forstå processen med methylkviksølvakkumulering i ris gennem aflejring – dvs. kviksølv, der stammer fra luften, der regner ud eller sætter sig til jorden – vi konstruerede en computermodel til at analysere den relative betydning af jord og atmosfæriske kilder til ris-methylkviksølv. Derefter fremgik vi, hvordan fremtidige koncentrationer af methylkviksølv kunne ændre sig under forskellige emissionsscenarier.

Koncentrationen af ​​methylkviksølv i ris er lavere end i fisk, men, i det centrale Kina, folk spiser meget mere ris end fisk. Undersøgelser har beregnet, at beboere i områder med kviksølvforurenet jord indtager mere methylkviksølv end U.S. EPA's referencedosis på 0,1 mikrogram methylkviksølv pr. kg kropsvægt pr. dag, et niveau, der er sat til at beskytte mod uønskede helbredseffekter såsom nedsat IQ. Nylige data tyder på, at andre neuroudviklingsmæssige påvirkninger fra methylkviksølv kan forekomme ved niveauer under referencedosis. Få sundhedsundersøgelser, imidlertid, har undersøgt virkningerne af eksponering for methylkviksølv for risforbrugere specifikt.

For at identificere det potentielle omfang af problemet, vi sammenlignede de områder i Kina, hvor kviksølvaflejringen forventes at være høj baseret på kviksølvmodeller, med kort over risproduktion. Vi fandt ud af, at provinser med høj kviksølvaflejring også producerer betydelige mængder ris. Syv provinser i det centrale Kina (Henan, Anhui, Jiangxi, Hunan, Guizhou, Chongqing og Hubei) står for 48 procent af den kinesiske risproduktion og modtager næsten dobbelt så stor kviksølvaflejring som resten af ​​Kina.

Vi beregnede, at kviksølvaflejringen kunne stige næsten 90 procent eller falde med 60 procent i 2050, afhængig af fremtidige politikker og teknologier.

Vores modelleringstilgang

For at forstå, hvordan kviksølv fra atmosfæren kan inkorporeres i ris som methylkviksølv, vi byggede en model til at simulere kviksølv i rismarker. Methylkviksølv produceres i miljøet ved biologisk aktivitet – specifikt, af bakterier. Tit, dette sker i oversvømmede miljøer såsom vådområder og sedimenter. Tilsvarende rismarker holdes oversvømmet i vækstsæsonen, og det næringsrige miljø skabt af risrødder understøtter både bakterievæksten og produktionen af ​​methylkviksølv.

Vores rismarksmodel simulerer, hvordan kviksølv ændrer form, akkumulerer og omdannes til methylkviksølv i forskellige dele af økosystemet, herunder i vandet, jorden og risplanterne.

I vores model, kviksølv kommer ind i det stående oversvømmede vand via deponerings- og kunstvandingsprocesser, og bevæger sig så blandt vandet, jord og planter. Efter initialisering og kalibrering af modellen, vi kørte det i den typiske fem-måneders varighed fra plantning af frøplanter til rishøst og sammenlignede vores resultater med målinger af kviksølv i ris fra Kina. Vi udførte også forskellige simuleringer med varierende atmosfærisk deposition og jordbunds kviksølvkoncentrationer.

På trods af sin enkelhed, vores model var i stand til at gengive, hvordan koncentrationer af rismethylkviksølv varierer på tværs af forskellige kinesiske provinser. Vores model var i stand til nøjagtigt at afspejle, hvordan højere kviksølvkoncentrationer i jorden førte til højere koncentrationer i ris.

Men jorden var ikke hele historien. Kviksølv fra vand - som kan komme fra det oversvømmede vand i rismarker eller vandet i jorden - kan også påvirke koncentrationen i ris. Hvor meget afhænger af de relative hastigheder af forskellige processer inden for jord og vand. Under nogle forhold, en del af kviksølvet i ris kan komme fra kviksølvet i atmosfæren, når det kviksølv er aflejret på rismarken. Dette tydede på, at ændrede emissioner af kviksølv potentielt kunne påvirke koncentrationerne i ris.

Fremtidige emissioner kan påvirke ris

Hvordan vil mængden af ​​kviksølv i ris ændre sig i fremtiden?

Vi undersøgte et højemissionsscenarie, som antager ingen nye politikker for at kontrollere kviksølvemissioner inden 2050, og et lavemissionsscenarie, hvor Kina bruger mindre kul, og kulfyrede kraftværker har avanceret kviksølvemissionskontrol. Mediankoncentrationen af ​​kinesisk ris methylkviksølv steg med 13 procent i det høje scenarie og faldt med 18 procent under det lave scenario. Regioner, hvor rismethylkviksølv faldt mest under streng politisk kontrol, var i det centrale Kina, hvor risproduktionen er høj, og ris er en vigtig kilde til eksponering for methylkviksølv.

Håndtering af kviksølvkoncentrationer i ris kræver derfor en integreret tilgang, omhandler både aflejring og jord- og vandforurening. Det er også vigtigt at forstå lokale forhold:Andre miljøfaktorer, der ikke fanges af vores model, såsom jordens surhed, kan også påvirke produktionen af ​​methylkviksølv og akkumulering til ris.

Forskellige risproduktionsstrategier kan også hjælpe – f.eks. skiftende befugtnings- og tørrecyklusser i risdyrkning kan reducere vandforbruget og metanemissionerne samt koncentrationerne af rismethylkviksølv.

Vores scenarier undervurderer sandsynligvis de potentielle sundhedsmæssige fordele ved Minamata-konventionens kontrol i Kina, som er part i konventionen. Vi inkluderer i vores scenarier kun ændringer i luftemissioner fra elproduktion, mens konventionen kontrollerer emissioner fra andre sektorer, forbyder kviksølvudvinding og adresserer forurenede steder og jord- og vandudslip.

At reducere kviksølv kan også være gavnligt for andre risproducerende lande, men i øjeblikket, der er få data tilgængelige uden for Kina. Imidlertid, vores forskning tyder på, at problemet med kviksølv ikke kun er en fiskehistorie – og at politiske indsatser faktisk kan gøre en forskel.

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