Terwijl vulkanen en bosbranden kwik vrijgeven, het zijn relatief kleine bronnen in vergelijking met de verbranding van steenkool, olie, en andere brandstoffen. Kwik is giftig. Microben zetten kwik om in een neurotoxine dat methylkwik wordt genoemd. Ze zetten het neurotoxine ook weer om in anorganisch kwik. Om de niveaus van anorganisch kwik en methylkwik in het milieu te voorspellen, wetenschappers moeten weten hoe snel microben handelen. Met behulp van nieuwe experimenten en heranalyses van eerdere experimenten, wetenschappers ontwikkelden een model dat de productie van methylkwik in de loop van de tijd beschrijft. Het nieuwe model houdt rekening met concurrerende processen en resulteert in hogere productiesnelheden dan eerder werd geschat.

Met het nieuwe model wetenschappers kunnen de productie en het transport van methylkwik simuleren. Het model laat zien dat de productie van methylkwik waarschijnlijk veel groter is dan de huidige schattingen. Waarom is dit van belang? Methylkwik heeft nadelige effecten op jonge kinderen en ontwikkelende embryo's. Door het kwikgehalte beter te voorspellen, kunnen experts mens en milieu beschermen.

Kwik is een giftig element dat van nature en als antropogene verontreinigende stof in het milieu voorkomt. Het neurotoxine monomethylkwik (MMHg) is een bijzondere zorg omdat het biomagniseert in aquatische omgevingen en nadelige ontwikkelingseffecten heeft op jonge kinderen en zich ontwikkelende embryo's. MMHg wordt in het milieu gevormd uit anorganisch kwik door de werking van micro-organismen in een proces dat kwikmethylering wordt genoemd. Vanwege zijn giftigheid, wetenschappers hebben geprobeerd, ontelbare keren, voor het meten van kwikmethylering en MMHg demethylering tarieven in verschillende omgevingen met verschillende resultaten. Zelfs in laboratoriumexperimenten, snelheden voor de methylering van kwik tot MMHg vertonen vaak kinetiek die niet consistent is met kinetische modellen van de eerste orde. In een nieuwe studie, wetenschappers van het Oak Ridge National Laboratory gebruikten tijdsopgeloste metingen van kwik en MMHg dat door een filter passeert tijdens methylatie/demethylatie-assays, en ze hebben eerdere tests opnieuw geanalyseerd. Vervolgens gebruikten ze een multi-site kinetisch sorptiemodel om aan te tonen dat concurrerende kinetische sorptiereacties kunnen leiden tot schijnbare niet-eerste-orde kinetiek bij kwikmethylering en MMHg-demethylering. Het nieuwe model kan het scala aan gedragingen beschrijven voor in de tijd opgeloste methylatie / demethylatiegegevens die in de literatuur worden gerapporteerd, inclusief die welke niet-eerste-orde kinetiek vertonen. Aanvullend, het team toonde aan dat het negeren van concurrerende sorptieprocessen de analyses van methylatie/demethylatie-assays zou kunnen verwarren, wat resulteert in schattingen van de snelheidsconstante die systematisch laag zijn. Simulaties van MMHg-productie en -transport in een hypothetisch periphyton-biofilmbed illustreren de implicaties van het nieuwe model en tonen aan dat de productie van methylkwik significant kan verschillen van geprojecteerd door single-rate eerste-orde-modellen.