Vervuiling door kwik is een probleem dat gewoonlijk wordt geassocieerd met visconsumptie. Zwangere vrouwen en kinderen in veel delen van de wereld wordt geadviseerd om kwikarme vis te eten om te beschermen tegen de nadelige gevolgen voor de gezondheid, inclusief neurologische schade, veroorzaakt door een bijzonder giftige vorm van kwik, methylkwik.

Maar sommige mensen in China, 's werelds grootste kwikuitstoter, worden blootgesteld aan meer methylkwik uit rijst dan uit vis. In een recente studie, we verkenden de omvang van dit probleem en welke richting het in de toekomst zou kunnen uitgaan.

We ontdekten dat het toekomstige emissietraject van China een meetbare invloed kan hebben op de rijstmethylkwik in het land. Dit heeft belangrijke implicaties, niet alleen in China, maar in heel Azië, waar het gebruik van steenkool toeneemt en rijst een hoofdvoedsel is. Het is ook relevant omdat landen over de hele wereld het Verdrag van Minamata implementeren, een wereldwijd verdrag ter bescherming van de menselijke gezondheid en het milieu tegen kwik.

Waarom is kwik een probleem in rijst?

Metingen van methylkwik in rijst in China vanaf het begin van de jaren 2000 waren in gebieden waar kwikwinning en andere industriële activiteiten leidden tot hoge kwikniveaus in de bodem die vervolgens werd opgenomen door rijstplanten. Meer recent onderzoek, echter, heeft aangetoond dat methylkwik in rijst ook in andere delen van China wordt verhoogd. Dit suggereert dat kwik in de lucht - uitgestoten door bronnen zoals kolencentrales en vervolgens op het land terechtkomt - ook een factor kan zijn.

Om het proces van accumulatie van methylkwik in rijst door afzetting beter te begrijpen - dat wil zeggen:kwik afkomstig uit de lucht die uitregent of neerslaat op het land – we hebben een computermodel geconstrueerd om het relatieve belang van de bodem en atmosferische bronnen van rijstmethylkwik te analyseren. Vervolgens hebben we geprojecteerd hoe toekomstige methylkwikconcentraties zouden kunnen veranderen onder verschillende emissiescenario's.

De concentraties methylkwik in rijst zijn lager dan die in vis, maar, in centraal China, mensen eten veel meer rijst dan vis. Studies hebben berekend dat inwoners van gebieden met met kwik verontreinigde grond meer methylkwik consumeren dan de referentiedosis van de Amerikaanse EPA van 0,1 microgram methylkwik per kilogram lichaamsgewicht per dag, een niveau dat is ingesteld om te beschermen tegen nadelige gezondheidsresultaten, zoals een verlaagd IQ. Recente gegevens suggereren dat andere neurologische effecten van methylkwik kunnen optreden bij niveaus onder de referentiedosis. Weinig gezondheidsonderzoeken, echter, hebben specifiek de effecten van blootstelling aan methylkwik voor rijstconsumenten onderzocht.

Om de potentiële omvang van het probleem te identificeren, we vergeleken de gebieden in China waar de kwikdepositie naar verwachting hoog zal zijn op basis van kwikmodellen, met kaarten van de rijstproductie. We ontdekten dat provincies met een hoge kwikdepositie ook aanzienlijke hoeveelheden rijst produceren. Zeven provincies in centraal China (Henan, Anhui, Jiangxi, Hunan, Guizhou, Chongqing en Hubei) zijn goed voor 48 procent van de Chinese rijstproductie en ontvangen bijna het dubbele van de atmosferische kwikafzetting als de rest van China.

We hebben berekend dat de kwikdepositie tegen 2050 met bijna 90 procent zou kunnen toenemen of met 60 procent zou afnemen. afhankelijk van toekomstig beleid en technologieën.

Onze modelleringsaanpak

Om te begrijpen hoe kwik uit de atmosfeer als methylkwik in rijst kan worden opgenomen, we hebben een model gebouwd om kwik in rijstvelden te simuleren. Methylkwik wordt in het milieu geproduceerd door biologische activiteit – in het bijzonder, door bacteriën. Vaak, dit gebeurt in overstroomde omgevingen zoals wetlands en sedimenten. evenzo, rijstvelden worden tijdens het groeiseizoen onder water gehouden, en de voedselrijke omgeving die door rijstwortels wordt gecreëerd, ondersteunt zowel de bacteriegroei als de productie van methylkwik.

Ons rijstveldmodel simuleert hoe kwik van vorm verandert, accumuleert en zet zich om in methylkwik in verschillende delen van het ecosysteem, ook in het water, de grond en de rijstplanten.

In ons model is kwik komt via afzettings- en irrigatieprocessen in het stilstaande overstroomde water terecht, en beweegt dan tussen het water, grond en planten. Na het initialiseren en kalibreren van het model, we hebben het uitgevoerd gedurende de typische duur van vijf maanden, van het planten van zaailingen tot de rijstoogst en vergeleken onze resultaten met metingen van kwik in rijst uit China. We hebben ook verschillende simulaties uitgevoerd met variërende atmosferische depositie en bodemkwikconcentraties.

Ondanks zijn eenvoud, ons model was in staat om te reproduceren hoe rijstmethylkwikconcentraties variëren in verschillende Chinese provincies. Ons model was in staat om nauwkeurig weer te geven hoe hogere kwikconcentraties in de bodem leidden tot hogere concentraties in rijst.

Maar de bodem was niet het hele verhaal. Kwik uit water – dat kan komen van het ondergelopen water in rijstvelden of het water dat in de bodem wordt vastgehouden – kan ook de concentraties in rijst beïnvloeden. Hoeveel hangt af van de relatieve snelheden van verschillende processen in bodem en water. Onder bepaalde voorwaarden, een deel van het kwik in rijst kan afkomstig zijn van het kwik in de atmosfeer, zodra dat kwik wordt afgezet op het rijstveld. Dit suggereerde dat veranderende uitstoot van kwik mogelijk de concentraties in rijst zou kunnen beïnvloeden.

Toekomstige emissies kunnen rijst beïnvloeden

Hoe zullen de hoeveelheden kwik in rijst in de toekomst veranderen?

We hebben een scenario met hoge emissie onderzocht, die geen nieuw beleid veronderstelt om de kwikemissies tegen 2050 te beheersen, en een scenario met lage emissie, waar China minder kolen gebruikt en kolengestookte elektriciteitscentrales geavanceerde kwikemissiecontroles hebben. De mediane Chinese methylkwikconcentraties in rijst stegen met 13 procent in het hoge scenario en daalden met 18 procent in het lage scenario. Regio's waar rijstmethylkwik het meest daalde onder strikte beleidscontroles waren in centraal China, waar de rijstproductie hoog is en rijst een belangrijke bron van blootstelling aan methylkwik is.

Het beheersen van kwikconcentraties in rijst vereist dus een geïntegreerde aanpak, zowel depositie als bodem- en waterverontreiniging aanpakken. Het begrijpen van lokale omstandigheden is ook belangrijk:andere omgevingsfactoren die niet in ons model zijn vastgelegd, zoals de zuurgraad van de bodem, kan ook de productie van methylkwik en de accumulatie in rijst beïnvloeden.

Verschillende rijstproductiestrategieën kunnen ook helpen – bijvoorbeeld afwisselende bevochtigings- en droogcycli in de rijstteelt kunnen het waterverbruik en de methaanemissies verminderen, evenals de concentraties van methylkwik in rijst.

Onze scenario's onderschatten waarschijnlijk de potentiële gezondheidsvoordelen van de Minamata Convention-controles in China, die partij is bij het verdrag. We nemen in onze scenario's alleen veranderingen op in luchtemissies van elektriciteitsopwekking, terwijl het verdrag de emissies van andere sectoren regelt, verbiedt kwikwinning en pakt verontreinigde locaties en het vrijkomen van land en water aan.

Het verminderen van kwik kan ook gunstig zijn voor andere rijstproducerende landen, maar op dit moment, er zijn weinig gegevens beschikbaar buiten China. Echter, ons onderzoek suggereert dat het probleem van kwik niet alleen een visverhaal is - en dat beleidsinspanningen inderdaad een verschil kunnen maken.

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