Afklarende hastigheder for methylkviksølvproduktion

Mens vulkaner og skovbrande frigiver kviksølv, de er relativt små kilder sammenlignet med forbrænding af kul, olie, og andre brændstoffer. Kviksølv er giftigt. Mikrober omdanner kviksølv til et neurotoksin kaldet methylkviksølv. De omdanner også neurotoksinet tilbage til uorganisk kviksølv. For at forudsige niveauerne af uorganisk kviksølv og methylkviksølv i miljøet, forskere skal vide, hvor hurtigt mikrober virker. Ved at bruge nye eksperimenter og re-analyser af tidligere eksperimenter, forskere udviklede en model, der beskriver produktionen af ​​methylkviksølv over tid. Den nye model tager højde for konkurrerende processer og resulterer i hurtigere produktionshastigheder end tidligere estimeret.

Med den nye model, forskere kan simulere produktion og transport af methylkviksølv. Modellen viser, at produktionen af ​​methylkviksølv sandsynligvis er meget større end de nuværende estimater. Hvorfor betyder det noget? Methylkviksølv har negative virkninger på små børn og embryoner under udvikling. Bedre forudsigelse af kviksølvniveauer hjælper eksperter med at beskytte mennesker og miljø.

Kviksølv er et giftigt element, der forekommer naturligt og som et menneskeskabt forurenende stof i miljøet. Neurotoksinet monomethylkviksølv (MMHg) er et særligt problem, fordi det biomagnificerer i vandmiljøer og har negative udviklingseffekter på små børn og embryoner under udvikling. MMHg dannes i miljøet fra uorganisk kviksølv gennem virkningen af ​​mikroorganismer i en proces kaldet kviksølvmethylering. På grund af dets toksicitet, videnskabsmænd har forsøgt, adskillige gange, at måle kviksølvmethylerings- og MMHg-demethyleringshastigheder i forskellige miljømæssige omgivelser med forskellige resultater. Selv i laboratorieforsøg, hastigheder for methylering af kviksølv til MMHg udviser ofte kinetik, der ikke er i overensstemmelse med førsteordens kinetiske modeller. I en ny undersøgelse, forskere fra Oak Ridge National Laboratory brugte tidsopløste målinger af filterpasserende kviksølv og MMHg under methylerings-/demethyleringsassays, og de genanalyserede tidligere analyser. Derefter brugte de en multi-site kinetisk sorptionsmodel til at vise, at konkurrerende kinetiske sorptionsreaktioner kan føre til tilsyneladende ikke-førsteordens kinetik i kviksølvmethylering og MMHg-demethylering. Den nye model kan beskrive rækken af ​​adfærd for tidsopløste methylerings-/demethyleringsdata rapporteret i litteraturen, herunder dem, der udviser ikke-førsteordens kinetik. Derudover holdet viste, at negligering af konkurrerende sorptionsprocesser kunne forvirre analyser af methylerings-/demethyleringsassays, resulterer i ratekonstante estimater, der er systematisk lavt biased. Simuleringer af MMHg produktion og transport i en hypotetisk periphyton biofilm seng illustrerer implikationerne af den nye model og demonstrerer, at methylkviksølv produktion kan være væsentligt forskellig fra projekteret af single-rate første-ordens modeller.