Onderzoekers hebben ontdekt dat permafrost op het noordelijk halfrond enorme hoeveelheden natuurlijk kwik opslaat, een bevinding met significante implicaties voor de menselijke gezondheid en ecosystemen wereldwijd.

In een nieuwe studie, wetenschappers maten kwikconcentraties in permafrostkernen uit Alaska en schatten hoeveel kwik er sinds de laatste ijstijd in permafrost ten noorden van de evenaar is gevangen.

Uit het onderzoek blijkt dat de noordelijke permafrostbodems het grootste kwikreservoir op aarde zijn. bijna twee keer zoveel kwik opslaan als alle andere bodems, de oceaan en de atmosfeer gecombineerd.

De nieuwe studie is vandaag gepubliceerd in Geofysische onderzoeksbrieven , een tijdschrift van de American Geophysical Union.

"Deze ontdekking is een game-changer, " zei Paul Schuster, een hydroloog bij de U.S. Geological Survey in Boulder, Colorado en hoofdauteur van de nieuwe studie. "We hebben een hoeveelheid kwik gekwantificeerd die nog niet eerder was gedaan, en de resultaten hebben ingrijpende implicaties voor een beter begrip van de wereldwijde kwikcyclus."

Warmere luchttemperaturen als gevolg van klimaatverandering zouden een groot deel van de bestaande permafrostlaag op het noordelijk halfrond kunnen ontdooien. Deze ontdooiende permafrost zou een grote hoeveelheid kwik kunnen vrijgeven die mogelijk ecosystemen over de hele wereld zou kunnen aantasten. Kwik hoopt zich op in aquatische en terrestrische voedselketens, en heeft schadelijke neurologische en reproductieve effecten op dieren.

"Er zou geen milieuprobleem zijn als alles bevroren zou blijven, maar we weten dat de aarde warmer wordt, Schuster zei. "Hoewel het meten van de permafrost-dooisnelheid geen deel uitmaakte van deze studie, de ontdooiende permafrost biedt de mogelijkheid dat kwik vrijkomt - dat is gewoon natuurkunde."

De nieuwe bevindingen hebben belangrijke implicaties voor het begrip van hoe de aarde kwik opslaat en voor de gezondheid van mens en milieu, volgens James Shanley, een onderzoekshydroloog bij de U.S. Geological Survey in Montpelier, Vermont, die niet betrokken was bij het nieuwe onderzoek.

"Deze studie is heel nieuw en doet een grote ontdekking in een gebied dat voorheen enigszins werd genegeerd, "Zei Shanley. "Het laat zien dat permafrost een enorme bron van kwik vertegenwoordigt, en als het ontdooit als gevolg van klimaatverandering, kan het kwik vrijkomen en aanzienlijk bijdragen aan de wereldwijde kwikbelasting."

Een onbekende vraag aanpakken

Natuurlijk kwik in de atmosfeer bindt zich met organisch materiaal in de bodem, wordt begraven door sediment, en wordt bevroren tot permafrost, waar het duizenden jaren gevangen blijft, tenzij het wordt bevrijd door veranderingen zoals permafrost-dooi.

Het team van Schuster bepaalde met behulp van veldgegevens de totale hoeveelheid kwik opgesloten in permafrost. Tussen 2004 en 2012 de auteurs van het onderzoek boorden 13 permafrost-bodemkernen van verschillende locaties in Alaska, en de totale hoeveelheden kwik en koolstof in elke kern gemeten. Ze selecteerden locaties met een divers scala aan bodemkenmerken om de permafrost op het hele noordelijk halfrond het best weer te geven.

Schuster en zijn collega's ontdekten dat hun metingen consistent waren met gepubliceerde gegevens over kwik in niet-permafrost- en permafrostbodems van duizenden andere locaties over de hele wereld. Vervolgens gebruikten ze hun waargenomen waarden om de totale hoeveelheid kwik te berekenen die is opgeslagen in permafrost op het noordelijk halfrond en om een ​​kaart te maken van de kwikconcentraties in de regio.

De studie vond ongeveer 793 gigagram, of meer dan 15 miljoen gallons, van kwik is bevroren in de noordelijke permafrostgrond. Dat is ongeveer 10 keer de hoeveelheid van alle door de mens veroorzaakte kwikemissies in de afgelopen 30 jaar, gebaseerd op emissieramingen uit 2016.

De studie wees ook uit dat alle bevroren en niet-bevroren grond in noordelijke permafrostregio's een gecombineerde 1 bevat. 656 gigagram kwik, waardoor het het grootste bekende reservoir van kwik ter wereld is. Deze poel bevat bijna twee keer zoveel kwik als de bodem buiten het noordelijke permafrostgebied, de oceaan en de atmosfeer gecombineerd.

De effecten van het vrijgekomen kwik

Wetenschappers weten nog steeds niet zeker hoeveel van het opgeslagen kwik ecosystemen zou aantasten als de permafrost zou ontdooien. Een belangrijke vraag is hoeveel van het kwik uit de bodem zou uitspoelen naar de omliggende waterwegen, volgens Steve Sebestyen, een onderzoekshydroloog bij de USDA Forest Service in Grand Rapids, Minnesota, die niet betrokken was bij het nieuwe onderzoek.

Als het kwik over waterwegen wordt vervoerd, het kan worden opgenomen door micro-organismen en worden omgezet in methylkwik, hij zei. Deze vorm van kwik is een gevaarlijk toxine dat neurologische effecten veroorzaakt bij dieren, variërend van motorische stoornissen tot geboorteafwijkingen.

"Er is een belangrijk sociaal en menselijk gezondheidsaspect aan deze studie, Sebestyen zei. "De gevolgen van het vrijkomen van dit kwik in het milieu zijn potentieel enorm omdat kwik gezondheidseffecten heeft op organismen en door de voedselketen kan reizen. nadelige gevolgen voor inheemse en andere gemeenschappen."

Edda Mutter, wetenschappelijk directeur voor de Yukon River Inter-Tribal Watershed Council, zei dat de nieuwe studie aantoont dat het ontdooien van permafrost ernstige gevolgen kan hebben voor lokale ecosystemen en inheemse gemeenschappen op het noordelijk halfrond.

"Landelijke gemeenschappen in Alaska en andere noordelijke gebieden hebben een zelfvoorzienende levensstijl, waardoor ze kwetsbaar zijn voor methylkwik dat hun voedselvoorziening vervuilt, "Mutter zei. "Voedselbronnen zijn belangrijk voor de spirituele en culturele gezondheid van de inboorlingen, dus deze studie heeft grote gezondheids- en economische implicaties voor deze regio van de wereld."

Het vrijkomen van kwik kan ook verstrekkende wereldwijde gevolgen hebben, volgens Shanley. Kwik dat vrijkomt in de atmosfeer kan grote afstanden afleggen en kan gemeenschappen en ecosystemen aantasten die duizenden kilometers verwijderd zijn van de plaats van vrijgave. hij zei.

Schuster gelooft dat het onderzoek van zijn team beleidsmakers en wetenschappers nieuwe cijfers geeft om mee te werken en hun modellen te kalibreren als ze dit nieuwe fenomeen in meer detail beginnen te bestuderen. Hij is van plan om nog een studie uit te brengen waarin het vrijkomen van kwik uit permafrost als gevolg van klimaatverandering wordt gemodelleerd. en zei dat dit werk het perspectief van wetenschappers op de wereldwijde kwikcyclus verandert.

"24 procent van alle grond boven de evenaar is permafrost, en het heeft deze enorme poel van opgesloten kwik, ' zei hij. 'Wat gebeurt er als de permafrost ontdooit? Hoe ver zal het kwik door de voedselketen reizen? Dit zijn grote vragen die we moeten beantwoorden."