Kwik is een ongelooflijk hardnekkig gif. Zodra het wordt uitgestoten door de schoorstenen van kolencentrales, onder andere bronnen, het gas kan tot een jaar door de atmosfeer drijven voordat het in oceanen en meren terechtkomt. Het kan zich dan in vissen ophopen als toxisch methylkwik, en uiteindelijk schade toebrengen aan de mensen die de vis consumeren.

Bovendien, kwik dat eerder werd uitgestoten, kan door verdamping daadwerkelijk weer in de atmosfeer terechtkomen. Deze "legacy-emissies" kunnen afdrijven en elders worden gedeponeerd, een cyclus op gang brengen waarin een groeiende poel van giftig kwik kan circuleren en het milieu decennia of zelfs eeuwen kan vervuilen.

Uit een nieuwe MIT-studie blijkt dat hoe langer landen wachten om de uitstoot van kwik te verminderen, hoe meer legacy-emissies zich ophopen in het milieu, en hoe minder effectief elk emissiebeperkend beleid zal zijn wanneer het uiteindelijk wordt uitgevoerd.

In een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Milieuwetenschap en -technologie , onderzoekers hebben ontdekt dat, voor elke vijf jaar dat landen vertraging oplopen bij het terugdringen van kwikemissies, de impact van eventuele beleidsmaatregelen wordt gemiddeld met 14 procent verminderd. Met andere woorden, voor elke vijf jaar dat landen wachten om de uitstoot van kwik te verminderen, ze zullen een 14 procent strenger beleid moeten voeren om dezelfde reductiedoelstellingen te halen.

De onderzoekers ontdekten ook dat afgelegen regio's waarschijnlijk het meest te lijden hebben van een vertraging in de controle op kwik. De kwikverontreiniging in deze regio's zal alleen maar toenemen, voornamelijk door de opeenhoping van legacy-emissies die daarheen zijn gereisd en blijven fietsen en hun omgeving vervuilen.

"De algemene boodschap is dat we snel actie moeten ondernemen, " zegt studie auteur Noelle Selin, universitair hoofddocent bij MIT's Institute for Data Systems and Society en Department of Earth, Sfeervol, en Planetaire Wetenschappen. "We zullen nog lang met kwik te maken hebben, maar we zouden er veel meer mee te maken kunnen krijgen naarmate we de controles langer uitstellen."

Wereldwijde vertraging

Het Minamata-verdrag, een internationaal verdrag met 101 partijen, waaronder de Verenigde Staten, ging in augustus 2017 van kracht. Het verdrag vertegenwoordigt een wereldwijde verbintenis om de menselijke gezondheid en het milieu te beschermen door de uitstoot van kwik uit antropogene bronnen te verminderen. Het verdrag vereist dat landen emissies van specifieke bronnen controleren, zoals kolencentrales, die goed zijn voor ongeveer een kwart van de uitstoot van kwik in de wereld. Andere bronnen waarop het verdrag betrekking heeft, zijn onder meer kwik dat wordt gebruikt in ambachtelijke en kleinschalige goudwinning, productie van non-ferrometalen, en cementproductie.

Bij het opstellen en evalueren van hun emissiebeperkende plannen, beleidsmakers gebruiken doorgaans modellen om de hoeveelheid kwik te simuleren die in de atmosfeer zou achterblijven als bepaalde maatregelen zouden worden genomen om de uitstoot bij de bron te verminderen. Maar Selin zegt dat veel van deze modellen ofwel geen rekening houden met legacy-emissies of dat ze ervan uitgaan dat deze emissies van jaar tot jaar constant zijn. Deze maatregelen treden ook niet onmiddellijk in werking - het verdrag dringt er bij landen op aan zo snel mogelijk actie te ondernemen, maar de vereisten voor het beheersen van bestaande bronnen zoals kolengestookte elektriciteitscentrales zorgen voor een vertraging van maximaal 10 jaar.

"Waar veel modellen meestal geen rekening mee houden, is dat antropogene emissies toekomstige legacy-emissies voeden, " Zegt Selin. "Dus de antropogene emissies van vandaag zijn de legacy-emissies van morgen."

De onderzoekers vermoedden dat als landen wachten met de uitvoering van hun emissiebeheersingsplannen, dit zou kunnen leiden tot een toename van niet alleen primaire emissies van schoorstenen, maar ook legacy-emissies die voor de tweede keer in de atmosfeer zijn teruggekomen.

"In het echte leven, wanneer landen zeggen, 'we willen de uitstoot verminderen, ' duurt het meestal vele jaren voordat ze daadwerkelijk doen, " zegt Hélène Angot, de eerste auteur van de studie en een voormalig postdoc aan het MIT. "We wilden vragen, wat zijn de gevolgen van het uitstellen van actie als je rekening houdt met legacy-emissies."

De erfenis van wachten

De groep gebruikte een combinatie van twee modellen:GEOS-Chem, een globaal atmosferisch model ontwikkeld aan het MIT dat het transport van chemicaliën in de atmosfeer over de hele wereld simuleert; en een biogeochemisch cyclusmodel dat de manier simuleert waarop kwik circuleert in compartimenten die de mondiale atmosfeer vertegenwoordigen, bodem, en water.

Met deze modelleringscombinatie de onderzoekers schatten de hoeveelheid legacy-emissies die in elke regio van de wereld zou worden geproduceerd, gezien de verschillende tijdlijnen van het emissiebeperkende beleid. Ze gingen uit van een scenario waarin landen een beleid zouden aannemen om de wereldwijde kwikemissies met 50 procent te verminderen in vergelijking met het niveau van 2010. Vervolgens simuleerden ze de hoeveelheid kwik die zou worden afgezet in meren en oceanen, zowel van primaire als legacy-emissies, als een dergelijk beleid om de vijf jaar zou worden uitgesteld, van 2020 tot 2050.

In totaal, ze ontdekten dat als landen met vijf zouden uitstellen, 10, of 15 jaar, elk beleid dat ze zouden uitvoeren zou 14, 28, of 42 procent minder impact, respectievelijk, dan wanneer datzelfde beleid onmiddellijk zou worden ingevoerd.

"Hoe langer we wachten, hoe langer het duurt om veilige niveaus van besmetting te bereiken, ' zegt Ango.

Gevolgen op afstand

Op basis van hun simulaties, de onderzoekers vergeleken vier regio's op verschillende afstanden van antropogene bronnen:afgelegen gebieden in het oosten van Maine; Ahmedabad, een van de grootste steden van India, gelegen nabij twee kolencentrales; Sjanghai, China's grootste stad, die verhoogde atmosferische kwikconcentraties heeft; en een gebied van de zuidelijke Stille Oceaan dat bekend staat om zijn tonijnvisserij.

Ze vonden dat, evenredig, vertragingen in de werking van kwik hadden grotere gevolgen in de regio's die het verst verwijderd waren van enige antropogene bron van kwik, zoals Oost-Maine, een gebied dat de thuisbasis is van verschillende Indiaanse stammen wiens levensonderhoud en cultuur gedeeltelijk afhankelijk zijn van de lokale visvangst.

Selin en Angot hebben samengewerkt met leden van deze stammen, in een partnerschap dat is opgericht door MIT's Center for Environmental Health Sciences.

"Deze gemeenschappen proberen terug te gaan naar een meer traditionele manier van leven, en ze willen meer vis eten, maar ze zijn besmet, "zegt Angot. "Dus vroegen ze ons, 'Wanneer kunnen we veilig zoveel vis eten als we willen? Wanneer kunnen we aannemen dat de kwikconcentraties laag genoeg zijn zodat we regelmatig vis kunnen eten?'"

Om deze vragen te beantwoorden, het team heeft de hoeveelheid visverontreiniging in het oosten van Maine gemodelleerd die zou kunnen voortvloeien uit een opeenhoping van legacy-emissies als het kwikreducerende beleid wordt uitgesteld. De onderzoekers gebruikten een eenvoudig meermodel, aangepast en toegepast aan het MIT in samenwerking met collega's van de Michigan Technological University, dat simuleert hoe kwik circuleert door een kolom die lagen van de atmosfeer voorstelt, een meer, en het sediment eronder. Het model simuleert ook de manier waarop kwik wordt omgezet in methylkwik, zijn meer giftige vorm die kan bioaccumuleren in vissen.

"In het algemeen, we ontdekten dat hoe langer we wachten om de wereldwijde uitstoot te verminderen, hoe langer het duurt om veilige methylkwikconcentraties in vissen te bereiken, " zegt Angot. "Kortom, als u ver weg bent [van enige antropogene bron van kwik], je vertrouwt op iedereen. Alle landen moeten de uitstoot verminderen als je op een heel afgelegen plek een afname van de vervuiling wilt zien. Daarom hebben we wereldwijde actie nodig."