science >> Wetenschap >  >> Natuur

Mysterie van het ontbrekende kwik in het Great Salt Lake

De Union Pacific-verhoogde weg op het Great Salt Lake.

rond 2010, de diepe wateren van het Great Salt Lake in Utah bevatten veel giftige methylkwik. Kwikmetingen bij watervogels rond het meer leidden tot een zeldzaam advies voor menselijke consumptie voor eenden.

Maar tegen 2015 90 procent van het diepe kwik was verdwenen.

De verdwijning van het kwik was niet te wijten aan een agressief milieubeleid of een brede opruimingsinspanning. In plaats daarvan, het maakt deel uit van een verhaal over een grootschalig ongepland scheikunde-experiment, een soms stinkend meer, en eenden – waarin het kwik niet verdween. Het verhaal wordt verteld in een paper gepubliceerd in Milieuwetenschap en -technologie .

Een Union Pacific-spoorlijn kruist het meer, verdelen in een kleinere noordarm en een grotere zuidarm, met de lijn die precies aan de voet van de konijnenoorachtige noordelijke uitlopers van het meer is getrokken. Omdat de noordelijke arm geen grote rivierinstroom heeft, het is veel zouter dan de zuidelijke arm. Twee duikers in de spoorlijn lieten het zilte water van de noordarm in de zuidarm stromen en, vanwege de hogere dichtheid, zinken naar de bodem van de zuidelijke arm.

Het verschil in dichtheid tussen de diepe en ondiepe wateren verhinderde vermenging, zegt geologie en geofysica professor William Johnson, en zorgde ervoor dat verse zuurstof niet in de diepere waterlagen kon infiltreren. Rottend organisch materiaal op de bodem van het meer zoog alle zuurstof uit de zilte laag, micro-organismen dwingen iets anders te vinden om te 'ademen'. Zonder zuurstof, sommige bacteriën wenden zich tot nitraat om de chemische processen van het leven te voeden. Als het nitraat op is, ze veranderen in ijzer, mangaan, en tenslotte sulfaat. Inwoners van de Salt Lake Valley hebben misschien een bijproduct van de sulfaatademende bacteriën opgemerkt - sulfide, een stinkende geur van rotte eieren die uit het meer komt. Bij een andere bijwerking, de bacteriën zetten elementair kwik om in giftig methylkwik.

"Mercury is echt lastig, "zegt Johnson. "Het verandert van vorm." Elementair kwik, zoals het soort dat in oude thermometers wordt gevonden, verdampt gemakkelijk en circuleert door de atmosfeer. Het kan zich hechten aan stofdeeltjes en uit de lucht regenen, in een proces dat atmosferische depositie wordt genoemd. Met het grote oppervlak van het Great Salt Lake, het ontvangt veel kwik. De giftige vorm van het element is methylkwik, dat giftig is voor het zenuwstelsel en omhoog kan gaan in de voedselketen naarmate hogere organismen het methylkwik in hun prooi accumuleren.

De Union Pacific causeway scheidt de blauwe zuidarm (links) en de paarse noordarm (rechts) van het Great Salt Lake. Krediet:Universiteit van Utah

Toen natuurbeambten verhoogde kwikniveaus opmerkten bij watervogels in de wetlands van het meer, rond dezelfde tijd vonden geowetenschappers hoogverhoogd kwik in de diepten van het meer, ze dachten allemaal dat een verband tussen de eenden en de diepe pekellaag waarschijnlijk was.

"Dat wekte de verwachting dat er een verband is tussen deze hoge concentraties methylkwik in de diepe pekellaag en de verhoogde concentraties in watervogels in de wetlands naast het meer, ' zegt Johnson.

Vervolgens, in 2013, Union Pacific sloot de spoorduikers af voor reparatie, het afsluiten van de stroming van zout water van de noordarm naar de zuidarm. Toen Johnson en zijn collega's, Frank Black van Westminster College en Blair Stringham van het Utah Department of Natural Resources, nam in 2015 monsters van de diepe pekellaag en sedimenten op de bodem van het meer ze vonden dat methylkwik, zowel in het water als in het sediment, was gedaald met 88 procent.

"Het lijkt duidelijk dat de diepe pekellaag een dop was, "zegt Johnson. Zonder de constante instroom van water uit de noordelijke arm, de diepe pekellaag uiteindelijk vermengd met het bovenliggende water, zuurstof brengen en het methylkwik in andere vormen drijven, mogelijk elementair kwik, die zouden verdampen in de atmosfeer.

En de eenden? Kadavers van watervogels die zowel voor als na de sluiting van de duiker werden verzameld, vertoonden geen significante verandering in het kwikgehalte. "Als er een direct verband is tussen de omgeving op de bodem van het meer en de Hg in de eenden, je zou denken dat je een overeenkomstige vermindering van Hg in biota zou zien, "zegt Johnson. "Dat hebben we niet gezien."

De bron van methylkwik in wetlands is nog onbekend, net als het exacte mechanisme waardoor het kwik in het diepe meer verdween. Maar Johnson, Black en nu zijn de US Geological Survey nog niet klaar met het meer. In december 2016, Union Pacific opende een nieuwe bres in de verhoogde weg, die de noord- en zuidarm van het Great Salt Lake opnieuw met elkaar verbindt. De bres is breder dan de oude duikers, en onderzoekers wachten nu om te zien of de anoxische diepe pekellaag zichzelf herstelt, en of er nog een "methylkwikfabriek op de bodem van het meer op de loer zal liggen", zegt Johnson.