Wetenschappers weten al lang dat het noordpoolgebied wordt getroffen door kwikvervuiling, maar weet minder over hoe het gebeurt. Op afstand, koud en schijnbaar ongerept, waarom is zo'n idyllisch landschap zo verontreinigd met dit zeer giftige metaal?

Ik kwam onlangs terug van een tweejarig onderzoeksproject in Alaska, waar ik samen met collega-wetenschappers van de Universiteit van Colorado veldonderzoek naar dit probleem leidde; het Desert Research Institute van de Universiteit van Nevada; de Universiteit van Toulouse en de Sorbonne Universiteit in Frankrijk; en het Gas Technology Institute in Illinois.

Ons werk was het meest uitgebreide onderzoek tot nu toe naar hoe kwik wordt afgezet op de Arctische toendra, een enorm noordelijk ecosysteem rond de Noordelijke IJszee. Onze bevindingen tonen aan dat de gasvormige vorm van kwik – uitgestoten door de verbranding van kolen, mijnbouw en andere industriële processen in de geïndustrialiseerde wereld – wordt van duizenden kilometers afstand naar de regio verheven. In het Noordpoolgebied, het wordt afgezet op toendrabodems en loopt uiteindelijk weg in de oceaanwateren, een bedreiging vormen voor de natuur en de mensen in de regio.

De banen van kwik volgen

Geïndustrialiseerde en ontwikkelingslanden stoten ongeveer 2, 000 ton kwik per jaar in de atmosfeer. wereldwijd, de grootste bronnen zijn emissies van kleinschalige en ambachtelijke goudwinning en kolencentrales.

Kwikemissies door menselijke activiteiten nemen verschillende vormen aan die zich in de atmosfeer anders gedragen Geoxideerd kwik, genoteerd als Hg(II), bezinkt in het algemeen of regent uit de atmosfeer in de buurt van emissiebronnen. In tegenstelling tot, gasvormig elementair kwik, of Hg(0), blijft lang in de atmosfeer en kan de wereld rondreizen.

In het Noordpoolgebied, hoge niveaus van kwik worden aangetroffen in beluga-walvissen, ijsberen, zeehonden, vis, adelaars en andere vogels. Dit betekent dat ook mensen worden getroffen, vooral de Inuit, die afhankelijk zijn van de traditionele jacht en visserij voor voedsel. Blootstelling aan hoge niveaus van kwik gedurende lange perioden kan leiden tot neurologische en cardiovasculaire problemen. Wetenschappers zijn al meer dan twee decennia bezig om te bepalen hoe kwik zijn weg vindt van geïndustrialiseerde landen naar het noordpoolgebied.

Van atmosfeer tot planten tot bodem

Vanaf onze observatieplaats ten noorden van Alaska's Brooks Range, we hebben vastgesteld dat gasvormig elementair kwik in de atmosfeer de dominante bron van Arctisch kwik is. We hebben berekend dat het 70 procent uitmaakt van het kwik dat in de toendrabodem terechtkomt. Eerdere studies waren vooral gericht op de depositie van geoxideerd kwik in de lucht. Echter, we schatten dat geoxideerd kwik verantwoordelijk is voor minder dan een derde van de kwikafzetting, en afzetting door regen en sneeuw voor slechts 2 procent.

De volgende vraag is hoe gasvormig kwik op de grond valt. We ontdekten dat planten het in hun bladeren uit de atmosfeer opnemen, evenveel als ze koolstofdioxide opnemen. Vervolgens, wanneer de planten bladeren afwerpen of afsterven, het kwik dat ze bevatten wordt in de bodem afgezet.

Dit verklaart waarschijnlijk waarom de afvoer van de toendrabodem naar de Noordelijke IJszee – waarvan andere onderzoekers hebben geschat dat ze in totaal 50 tot 85 ton per jaar bedragen – verantwoordelijk is voor de helft tot tweederde van de totale hoeveelheid kwik in de Noordelijke IJszee. Daar, het kan worden omgezet in zeer giftige organische methylkwik. Omdat grotere dieren kleinere dieren eten, het biomagniseert door de aquatische voedselketen tot schadelijke niveaus.

Het kan erger worden. Onze studie heeft de potentiële impact van de opwarming van de aarde niet onderzocht, maar als de klimaatverandering ongecontroleerd doorgaat, warmere temperaturen zouden de kwikafzettingen in permafrostbodems kunnen destabiliseren en zelfs grotere hoeveelheden in staat stellen om naar de Arctische wateren te migreren.

Vingerafdrukken van kwikbronnen

We verzamelden onze Arctische gegevens het hele jaar door – een hele opgave op een plek met lange, donkere winters wanneer de temperatuur tot 40 graden Fahrenheit onder nul daalt. Zomers vormen ook uitdagingen, vooral met wolken muggen.

We gebruikten een laboratorium op de toendra, die we regelmatig bezochten om onze instrumenten te kalibreren en te onderhouden en om samen te werken met medewerkers van Toolik Field Station, een onderzoeksstation geëxploiteerd door de Universiteit van Alaska in Fairbanks. Onze instrumentatie omvatte metingen van alle belangrijke vormen van kwik in alle milieucompartimenten, inclusief de sfeer, sneeuw, regenen, planten, korstmos, mossen, en toendrabodems en permafrost.

Veel van onze instrumenten lieten het hele jaar door continue metingen toe via afstandsbediening. We moesten het hele jaar door kwikniveaus meten om jaarlijkse massabalansen voor kwikdepositie te ontwikkelen - schattingen van hoeveel kwik het Noordpoolgebied binnenkwam vanuit verschillende bronnen en waar het naartoe gaat. In aanvulling, mijn medewerkers uit Frankrijk voerden metingen uit van stabiele kwikisotopen - een nieuwe en krachtige techniek waarmee we vingerafdrukken konden nemen van verschillende bronnen van kwik in het milieu.

Wetenschap ter ondersteuning van wereldwijde actie

Ons onderzoek onderstreept het belang van de Minamata Conventie over Mercurius, het eerste wereldwijde verdrag dat is ontworpen om de menselijke gezondheid en het milieu te beschermen tegen de schadelijke effecten van dit element. Meer dan 120 landen, waaronder de Verenigde Staten, het verdrag hebben ondertekend, die in augustus 2017 van kracht werd.

Het pact verplicht de lidstaten om het kwik uit producten zoals batterijen, bepaalde gloeilampen, cosmetica en pesticiden. Ze moeten ook de uitstoot van kwik in de lucht van kolengestookte elektriciteitscentrales beheersen, afvalverbranding en aanverwante industriële processen, en het gebruik van kwik in kleinschalige goudwinning en chemische productie te verminderen of te elimineren.

Naar aanleiding van deze studie, Ik ben van plan te blijven onderzoeken of gasvormig kwik ook een dominante bron van vervuiling is in andere afgelegen landen, en het mechanisme van de opname van kwik door planten, die de belangrijkste weg kan zijn voor atmosferische kwikafzettingen om te landen. wetenschappers, regelgevers en beleidsmakers moeten beter begrijpen hoe de opname van gasvormig kwik in planten en bodems het milieu beïnvloedt, inclusief de bossen van de wereld. Met het Minamata-verdrag als kader, veel landen zullen dit soort wetenschappelijke informatie nodig hebben om de gevaren van toxisch kwik te verminderen.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.