Kviksølvniveauet i Arktis falder i løbet af vinterens dyb

Samspillet mellem kviksølv og mangan i arktisk havvand kan forklare en overraskende dråbe, som forskere fandt i kviksølvniveauer i Barentshavet om vinteren.

I løbet af det sidste årti har forskere lært meget om polarnatten – de opdager alt fra hvordan små havdyr vandrer op og ned i havet som reaktion på månens svage lys, til havfugle, der dykker ned i det kulsorte hav til fest på selvlysende plankton og krill.

Men hvad der er mindre kendt er, hvordan kemien i det arktiske havvand ændrer sig i denne periode, hvor solen forbliver helt under horisonten i et helt døgn.

Nu i en artikel offentliggjort i Nature Geoscience , Norges Videnskabs- og Teknologiske Universitets (NTNU) forskere rapporterer om en overraskende tendens, de opdagede i kviksølvniveauer i havet i løbet af polarnatten.

"Vi fandt ud af, at de samlede kviksølvkoncentrationer i Barentshavet faldt med omkring 33% fra sommer til vinter," siger Stephen G. Kohler, der er ph.d. kandidat ved NTNUs marinkemi- og biogeokemigruppe i Kemisk Institut og førsteforfatter til artiklen.

Første vintermålinger nogensinde

Disse målinger er de første vinterrapporter nogensinde om dette element i det arktiske hav.

De blev gennemført som en del af Nansen Legacy Project, et 7-årigt samarbejde mellem 10 norske forskningsinstitutioner, der involverer undersøgelse af de fysiske og biologiske aspekter af Barentshavet i alle fire årstider.

"Alt, hvad vi har gjort og ved om Arktis indtil videre, er udelukkende baseret på, hvornår vi fik lov til at tage dertil, hvilket mest var om sommeren," sagde Kohler. "Og det faktum, at vi nu har et øjebliksbillede af, hvad der sker i den mørke periode, giver os mere indsigt i hele kviksølvkredsløbet."

Problemet med kviksølv

Hvad der sker med kviksølvniveauet i Arktis, betyder noget, fordi en specifik giftig form for kviksølv, kaldet methylkviksølv, kan finde vej ind i fødenettet.

Dette udgør en risiko for sundheden for dyr i toppen af ​​fødekæden, såsom isbjørne, og for nordlige oprindelige folk, der indtager forurenede fisk og sæler som en fast del af deres kost.

Men det, Kohler og hans kolleger er interesseret i, er langt mere fundamentalt end dette – de vil kende de grundlæggende mekanismer, hvormed kviksølv bevæger sig rundt i arktiske farvande.

Menneskeskabte kilder til kviksølv transporteres til Arktis via luften eller i vand. En stor menneskeskabt kilde til atmosfærisk kviksølv er fra kulforbrænding. Dette kviksølv i atmosfæren kan aflejre sig på den arktiske overflade på grund af kemiske reaktioner forårsaget af sollys. Derudover omfatter naturlige kilder til kviksølv til det arktiske hav udslip fra smeltende permafrost til flodvand og jorderosion.

Efterhånden som planeten opvarmes i løbet af de næste årtier, vil mere og mere permafrost smelte og frigive mere kviksølv til arktiske farvande. Det gør det vigtigt at forstå, hvordan elementet opfører sig, i alle dets forskellige former, og i løbet af året, sagde Kohler.

Sommerstigning, vinternedgang

Kohler og hans kolleger observerede højere kviksølvniveauer i overfladehavvand i løbet af sommeren, fordi solen er oppe, og alt er tøet op, fra havisen til floder, som alle kan levere kviksølv til havet.

"Det er varmere om sommeren. Så der kommer mere flodvand ind, lys i atmosfæren, og derfor kommer der mere kviksølv ind," sagde Kohler.

Så du kan forvente, at om vinteren, hvor Arktis er mørkt og frosset, ville kviksølvværdierne forblive de samme, da alle tilførslerne er blevet stoppet. Men hvad Kohler og hans kolleger så, et fald på 33 % i de samlede kviksølvmængder sammenlignet med sommerværdier, fik dem til at lede efter en forklaring.

Partikelopfangning

Kohler og hans kolleger, herunder postdoc Nicolas Sanchez, målte også niveauer af andre metaller i havvand, herunder jern og mangan.

Og det, de fandt, var, at manganniveauet også faldt om vinteren. I havvand kan mangan danne små partikler, som så tiltrækker det kviksølv, der er i havvandet, i en proces, der kaldes scavenging.

Disse partikler kan blive tunge nok til at synke til bunden af ​​havet. Forskerne foreslog, at disse partikler er ansvarlige for at føre kviksølvet til dybere vand og sedimenter.

"Skavening er, når partiklerne i det væsentlige bare griber kviksølv fra vandet og tager det med på turen," sagde Kohler.

Selvom denne opsamling fjerner kviksølv fra overfladelag, betyder det stigninger i kviksølv i sedimenter, hvor det bringes af manganpartiklerne.

Mere giftigt kviksølv i fremtiden

Det er ikke nødvendigvis gode nyheder, selvom det ser ud til at være det.

Når først kviksølv når havets sedimenter, kan det påvirkes af bakterier, der lever i sedimenterne. Disse bakterier kan omdanne kviksølv til dets giftige form, methylkviksølv.

Alt dette betyder, at mere giftigt kviksølv kan finde vej ind i arktiske fødenet, sagde Kohler.

"I fremtiden vil stigende temperaturer forårsaget af klimaændringer gøre det muligt at frigive mere kviksølv fra kviksølvrig permafrost omkring polarcirklen i løbet af sommeren," sagde han, "Dette kviksølv leveres til det arktiske hav via floder. Som følge heraf, stigende mængder af kviksølv i overfladevand indikerer stigende mængder af kviksølv, der falder ned til dybet om vinteren, hvilket potentielt kan resultere i mere giftig methylkviksølvdannelse i det fremtidige Ishav." + Udforsk yderligere

Forudsigelse af en regions sandsynlighed for at have fisk med toksiske niveauer af methylkviksølv