Fiskekroppe leverer giftig kviksølvforurening til de dybeste havgrave

De synkende kroppe af fisk fra næroverfladevand leverer giftig kviksølvforurening til de mest fjerntliggende og utilgængelige dele af verdens oceaner, inklusive det dybeste sted af dem alle:de 36, 000 fod dyb Mariana-grøft i det nordvestlige Stillehav.

Og det meste af det kviksølv begyndte sin lange rejse til dybhavsgravene som atmosfæriske emissioner fra kulkraftværker, minedrift, cementfabrikker, forbrændingsanlæg og andre menneskelige aktiviteter.

Det er to af hovedkonklusionerne fra et forskerhold, der ledes af University of Michigan, der analyserede kviksølvets isotopiske sammensætning i fisk og krebsdyr opsamlet i bunden af ​​to dybhavsgrave i Stillehavet. Holdet rapporterer sine resultater i en undersøgelse, der er planlagt til offentliggørelse 16. november i Procedurer fra National Academy of Sciences .

"Kviksølv, som vi tror engang har været i stratosfæren, er nu i den dybeste skyttegrav på Jorden, "sagde U-M miljøgeokemiker Joel Blum, hovedforfatter til PNAS papir og professor i U-M Institut for Jord- og Miljøvidenskab.

"Det blev bredt antaget, at menneskeskabt kviksølv hovedsageligt var begrænset til de øverste 1, 000 meter fra havene, men vi fandt ud af, at selv om noget af kviksølv i disse dybhavsgrave har en naturlig oprindelse, det er sandsynligt, at det meste kommer fra menneskelig aktivitet. "

På et videnskabeligt møde i juni, Blums team og en kinesisk ledet forskningsgruppe rapporterede uafhængigt af påvisning af kviksølv afledt af mennesker i dybhavsgraveorganismer.

De kinesiske forskere, der offentliggjorde deres fund 7. juli i tidsskriftet Naturkommunikation , konkluderede, at kviksølv kommer til dybhavsgravene ved at køre på mikroskopiske partikler af synkende organisk materiale-herunder fækalt materiale og dødt plankton-der konstant regner ned fra de øvre oceaner.

Men i deres PNAS papir, Blum og hans kolleger antyder, at en mere sandsynlig forklaring er, at synkende ådsler fra fisk, der fodrer i det øvre hav, leverer det meste af kviksølv til skyttegravene.

Hvorfor er det ligegyldigt, om kviksølv fra dybhavsgrav kom fra synkende fiskekroppe eller fra den konstante regn af små stykker detritus?

Fordi forskere og politikere ønsker at vide, hvordan ændrede globale kviksølvemissioner vil påvirke niveauerne i fisk og skaldyr. Mens kviksølvemissioner er faldet i de seneste år i Nordamerika og Europa, Kina og Indien fortsætter med at udvide deres brug af kul, og kviksølvemissioner i global skala stiger.

For at afgøre, hvordan skaldyr sandsynligvis vil blive påvirket, forskere er afhængige af globale modeller. Og forfining af disse modeller kræver den klarest mulige forståelse af, hvordan kviksølv cykler i havene og mellem oceanerne og atmosfæren, ifølge Blum.

"Ja, vi spiser fisk fanget i lavt vand, ikke fra dybhavsgrave, "sagde han." Dog, vi er nødt til at forstå kviksølvets cirkulation gennem hele havet for at kunne modellere fremtidige ændringer i det nærliggende hav. "

Kviksølv er et naturligt forekommende element, men mere end 2, 000 tons det udsendes til atmosfæren hvert år fra menneskelige aktiviteter. Dette uorganiske kviksølv kan rejse tusinder af miles, før det deponeres på land- og havoverflader, hvor mikroorganismer omdanner noget af det til methylkviksølv, en meget giftig organisk form, der kan ophobes i fisk til niveauer, der er skadelige for mennesker og dyreliv.

Virkninger på mennesker kan omfatte skader på centralnervesystemet, hjertet og immunsystemet. Fostre og småbørns udviklende hjerner er særligt sårbare.

I deres undersøgelse, Blum og hans kolleger analyserede den isotopiske sammensætning af methylkviksølv fra væv fra sneglefisk og krebsdyr kaldet amfipoder indsamlet på op til 33 dybder, 630 fod i Mariana -grøften i det nordvestlige Stillehav, sydvest for Guam. Andre prøver blev indsamlet i op til 32 dybder, 800 fod i Kermadec -grøften i det sydvestlige Stillehav, nordøst for New Zealand.

"Disse prøver var udfordrende at erhverve, i betragtning af skyttegravene store dybder og høje tryk, "sagde studieforfatter Jeffrey Drazen, en oceanograf ved University of Hawaii. "Skyttegravene er nogle af de mindst undersøgte økosystemer på jorden, og Marianas sneglefisk blev først lige opdaget i 2014. "

Kviksølv har syv stabile (ikke -radioaktive) isotoper, og forholdet mellem de forskellige isotoper giver en unik kemisk signatur, eller fingeraftryk der kan bruges som et diagnostisk værktøj til at sammenligne miljøprøver fra forskellige steder.

Forskerne brugte disse fingeraftryksteknikker-hvoraf mange blev udviklet i Blums laboratorium-til at bestemme, at kviksølv fra amfipoder og sneglefisk fra dybhavsgrav havde en kemisk signatur, der matchede kviksølv fra en lang række fiskearter i det centrale Stillehav, foder på omkring 500 meters dybde (1, 640 fod). Disse fisk i det centrale Stillehav blev analyseret af Blum og hans kolleger under en tidligere undersøgelse.

På samme tid, de fandt ud af, at kviksølvets isotopiske sammensætning i synkende partikler af detritus, leveringsmekanismen foretrukket af det kinesiske team, matcher ikke den kemiske signatur af kviksølv i grøftorganismerne, ifølge Blum og hans kolleger.

De konkluderede, at det meste af kviksølv i skyttegraverne blev transporteret dertil i de slagtekroppe af fisk, der fodres i solbelyst nær-overfladevand, hvor det meste af kviksølv kommer fra menneskeskabte kilder.

"Vi studerede skyttegraven biota, fordi de bor på det dybeste og mest afsidesliggende sted på Jorden, og vi forventede, at kviksølv der næsten udelukkende ville være af geologisk oprindelse - det vil sige fra vulkanske dybhavskilder, "Blum sagde." Vores mest overraskende fund var, at vi fandt kviksølv i organismer fra dybhavsgrave, der viser tegn på, at de stammer fra havets solbelyste overfladezone. "

Antropogent kviksølv kommer ind i havene via nedbør, tør aflejring af vindblæst støv, og afstrømning fra floder og flodmundinger.

"Dybhavsgrave er blevet betragtet som uberørte økosystemer, der ikke er opklaret af menneskelige aktiviteter. Men nyere undersøgelser har fundet spor af menneskeskabt bly, kulstof-14 fra atomvåbentest, og persistente organiske forurenende stoffer såsom PCB i organismer, der lever i selv den dybeste del af havet, som er kendt som hadalzonen, "Sagde Drazen.

De seneste kviksølvfund giver endnu et eksempel på, at menneskelige aktiviteter påvirker madbaner i de fjerneste marine økosystemer på Jorden.

Undersøgelsens titel er "Kviksølvisotoper identificerer nært havkviksølv i dybhavsgravbiota."