Hvordan vi løste et arktisk kviksølvmysterium

I det canadiske arktiske område, et mysterium har bekymret videnskabsmænd og lokalsamfund i årtier:Hvorfor har havdyr i det vestlige Arktis højere kviksølvniveauer end dem i øst?

Tendensen ses i hele fødenettet, fra det lille dyreplankton, der driver langs havstrømmene til store pattedyr som isbjørne.

Det betyder noget, fordi kviksølv er en forurening af global bekymring, og samfund i nord er afhængige af havets føde. Kviksølv kan forårsage reproduktionsproblemer hos nogle dyr, alvorlige neurologiske skader hos mennesker og hæmmer spædbørns udvikling.

Tidligere undersøgelser havde forsøgt at forklare øst-vest forskellen ved at se på, hvor kviksølvet, der ender op i havet, kommer fra. Men vores nye undersøgelse viser, at svaret på dette mysterium ligger i selve havet.

En delikat balance

I Arktis, havpattedyr som isbjørne, hvidhvaler og sæler er en vigtig del af den traditionelle eksistensjagt og kulturen for nordlige oprindelige folk.

Med arktiske samfund, der bærer hovedparten af ​​virkningerne af klimaændringer og global industrialisering, høje niveauer af forurenende stoffer, især kviksølv, fundet i disse dyr - og i mennesker - har fået meget opmærksomhed.

Ofte, nordlige indfødte mødre og kvinder i den fødedygtige alder har blodkviksølvniveauer, der overstiger den sikre grænse. Opretholdelse af de ernæringsmæssige og kulturelle fordele ved havlandsføde, såsom sæl og hval, mens afbødning af de potentielle sundhedsrisici fra kviksølv er blevet en stor udfordring for oprindelige folk i Arktis.

Kilder eller processer?

Tidligere forskning tydede på, at havdyr i det vestlige canadiske Arktis indeholder mere kviksølv, fordi regionen modtager mere kviksølv fra en række forskellige kilder, herunder atmosfæriske emissioner fra det østlige Asien, flodudledning fra store vandskel som Mackenzie og kysterosion og optøning af permafrost.

Imidlertid, kviksølvet fra alle disse kilder eksisterer næsten udelukkende i sin uorganiske form, som kviksølvdamp og kviksølv, der er bundet til støvpartikler, for eksempel.

Når den først er i havet, imidlertid, noget uorganisk kviksølv kan omdannes til en organisk form, kaldet methylkviksølv. Ikke alene optages methylkviksølv mere effektivt af plankton og andre mikroorganismer, men det kan bygge sig op, eller bioakkumulere, i organismer, når det bevæger sig langs fødenettet gennem en proces kendt som biomagnificering. Som det gør, det har en tendens til at påføre rovfisk mere skade, fugle og pattedyr.

I mere end et årti, videnskabsmænd har mistænkt, at den vigtigste faktor, der kontrollerer kviksølvniveauet i arktiske havdyr, ikke er, hvor kviksølvet kommer fra (kilder), men, snarere omdannelsen af ​​uorganisk kviksølv til methylkviksølv i havet (processer). Nu har vi svaret.

Profilering af havet

I løbet af sommeren 2015 vi sluttede os til en ekspedition til det canadiske arktiske ledet af ArcticNet, et canadisk forskningsnetværk dedikeret til studiet af Arktis i forandring, i forbindelse med det canadiske Arctic GEOTRACES-program, at studere kviksølvs distributionsmønstre sammen med andre sporstoffer.

Vi tilbragte otte uger ombord på en isbryder, CCGS Amundsen, hvor vi analyserede havvandsprøver indsamlet i forskellige dybder langs en 5, 200 kilometer lang transekt, der begyndte i Labradorhavet i Nordatlanten, transiterede gennem det canadiske arktiske øhav og fortsatte til Beauforthavet og Canada-bassinet i vest.

Vores resultater fandt, at koncentrationerne af totalt kviksølv – uorganisk kviksølv plus methylkviksølv – generelt er nederste i det vestlige canadiske Arktis end i øst. Dette er i modstrid med kviksølvtendenser observeret hos havdyr.

Lag af forståelse

Methylkviksølv, på den anden side, viser meget afslørende distributionsmønstre:dens koncentration er lavest ved havoverfladen, stiger til et maksimum på dybder mellem 100 og 300 meter, og aftager derefter mod bunden af ​​havet.

Dette mønster, hvor et havlag under overfladen er beriget med methylkviksølv, er set i andre oceaner. Det, der gør vores opdagelse anderledes, er, at det "methylkviksølvberigede lag" i Arktis forekommer på meget lavere dybder end andre steder.

Vi fandt også, at topkoncentrationen af ​​methylkviksølv i det berigede lag i det canadiske arktiske område er højest i vest og lavest i øst, afspejler kviksølvtendensen hos havdyr.

Overfladiskheden af ​​det methylkviksølvberigede lag er vigtig, da den ligger inden for dyreplankton og andre organismers levested nær bunden af ​​fødenettet. Dette gør det muligt let at optage methylkviksølv af disse dyr, og efterfølgende biomagnificeret i pattedyr.

Så vi tror, ​​vi har løst mysteriet:De højere kviksølvniveauer i havdyr i det vestlige canadiske Arktis er forårsaget af højere koncentrationer af methylkviksølv i lavvandede havområder.

Lang rejse mod bedring

I 2017 Minamata-konventionen om kviksølv - en juridisk bindende, global traktat, der har til formål at reducere kviksølv i miljøet - trådte i kraft. Canada spillede en aktiv rolle i forhandlingerne om traktaten og var blandt de første nationer til at ratificere den.

Alligevel antyder vores undersøgelse, at det vil tage lang tid for kviksølvniveauet i canadiske arktiske havpattedyr at falde, også selvom konventionen er fuldt implementeret. Genvinding vil i høj grad afhænge af miljømæssige og klimatiske processer, såsom dem, der omdanner uorganisk kviksølv til methylkviksølv.

Politikere og nordlige oprindelige folk bør være forberedte på det langsigtede behov for at balancere fordele og risici ved indtagelse af havlandsføde.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.