De zinkende karkassen van vissen uit de nabije oppervlaktewateren zorgen voor giftige kwikvervuiling in de meest afgelegen en ontoegankelijke delen van de oceanen van de wereld, inclusief de diepste plek van allemaal:de 36, 000 voet diepe Marianentrog in de noordwestelijke Stille Oceaan.

En het meeste van dat kwik begon zijn lange reis naar de diepzeetroggen als atmosferische emissies van kolengestookte elektriciteitscentrales, mijnbouwactiviteiten, cementfabrieken, verbrandingsovens en andere menselijke activiteiten.

Dat zijn twee van de belangrijkste conclusies van een door de Universiteit van Michigan geleid onderzoeksteam dat de isotopensamenstelling van kwik in vissen en schaaldieren heeft geanalyseerd, verzameld op de bodem van twee diepzeetroggen in de Stille Oceaan. Het team rapporteert zijn bevindingen in een studie die gepland staat voor publicatie op 16 november in Proceedings van de National Academy of Sciences .

"Kwik waarvan we denken dat het ooit in de stratosfeer was, bevindt zich nu in de diepste geul op aarde, " zei U-M milieu-geochemicus Joel Blum, hoofdauteur van de PNAS paper en een professor in de U-M Department of Earth and Environmental Sciences.

"Er werd algemeen aangenomen dat antropogeen kwik voornamelijk beperkt was tot de bovenste 1, 000 meter van de oceanen, maar we ontdekten dat hoewel een deel van het kwik in deze diepzeetroggen een natuurlijke oorsprong heeft, het is waarschijnlijk dat het meeste afkomstig is van menselijke activiteit."

Tijdens een wetenschappelijke bijeenkomst in juni, Het team van Blum en een door China geleide onderzoeksgroep rapporteerden onafhankelijk de detectie van door de mens verkregen kwik in diepzee-geulorganismen.

De Chinese onderzoekers, die hun bevindingen op 7 juli in het tijdschrift publiceerden Natuurcommunicatie , concludeerde dat het kwik in de diepzeetroggen terechtkomt door mee te liften op microscopisch kleine deeltjes zinkend organisch materiaal - inclusief fecaal materiaal en dood plankton - die constant vanuit de bovenste oceanen naar beneden regenen.

Maar in hun PNAS papier, Blum en zijn collega's suggereren dat een meer waarschijnlijke verklaring is dat zinkend aas van vissen die zich in de bovenste oceaan voeden, het meeste kwik naar de loopgraven levert.

Waarom maakt het uit of diepzee-kwik afkomstig is van zinkende viskarkassen of van de gestage regen van kleine stukjes afval?

Omdat wetenschappers en beleidsmakers willen weten hoe veranderende wereldwijde kwikemissies de niveaus in zeevruchten zullen beïnvloeden. Hoewel de uitstoot van kwik de afgelopen jaren in Noord-Amerika en Europa is afgenomen, China en India breiden hun gebruik van steenkool verder uit, en de wereldwijde uitstoot van kwik stijgt.

Om te bepalen hoe zeevruchten waarschijnlijk worden beïnvloed, onderzoekers vertrouwen op globale modellen. En het verfijnen van die modellen vereist een zo duidelijk mogelijk begrip van hoe kwik cycli in de oceanen en tussen de oceanen en de atmosfeer, volgens Blum.

"Ja, we eten vis die is gevangen in ondieper water, niet uit diepzeetroggen, "zei hij. "Echter, we moeten de cyclus van kwik door de hele oceaan begrijpen om toekomstige veranderingen in de oceaan aan de oppervlakte te kunnen modelleren."

Mercurius is een natuurlijk voorkomend element, maar meer dan 2, Jaarlijks wordt er door menselijke activiteiten 000 ton ervan in de atmosfeer uitgestoten. Dit anorganische kwik kan duizenden kilometers afleggen voordat het op land- en oceaanoppervlakken wordt afgezet. waar micro-organismen een deel ervan omzetten in methylkwik, een zeer giftige organische vorm die zich in vissen kan ophopen tot niveaus die schadelijk zijn voor mensen en dieren in het wild.

Effecten op mensen kunnen schade aan het centrale zenuwstelsel, het hart en het immuunsysteem. Vooral de zich ontwikkelende hersenen van foetussen en jonge kinderen zijn kwetsbaar.

In hun studie hebben Blum en zijn collega's analyseerden de isotopensamenstelling van methylkwik uit de weefsels van slakvissen en schaaldieren, amfipoden genaamd, verzameld op diepten tot 33, 630 voet in de Marianentrog in de noordwestelijke Stille Oceaan, ten zuidwesten van Guam. Andere monsters werden verzameld op diepten tot 32, 800 voet in de Kermadec Trench in het zuidwesten van de Stille Oceaan, noordoosten van Nieuw-Zeeland.

"Deze monsters waren moeilijk te verkrijgen, gezien de grote diepten en hoge druk van de loopgraven, " zei studie co-auteur Jeffrey Drazen, een oceanograaf van de Universiteit van Hawaï. "De loopgraven zijn enkele van de minst bestudeerde ecosystemen op aarde, en de Mariana-slakvis werd pas in 2014 ontdekt."

Mercurius heeft zeven stabiele (niet-radioactieve) isotopen, en de verhouding van de verschillende isotopen zorgt voor een unieke chemische handtekening, of vingerafdruk, die kan worden gebruikt als een diagnostisch hulpmiddel om milieumonsters van verschillende locaties te vergelijken.

De onderzoekers gebruikten deze technieken voor het nemen van vingerafdrukken - waarvan er vele zijn ontwikkeld in het laboratorium van Blum - om te bepalen dat het kwik van diepzee-greppels amfipoden en slakvissen een chemische handtekening had die overeenkwam met het kwik van een breed scala aan vissoorten in de centrale Stille Oceaan die voer op een diepte van ongeveer 500 meter (1, 640 voet). Die centrale Pacifische vissen werden tijdens een eerdere studie door Blum en zijn collega's geanalyseerd.

Tegelijkertijd, ze ontdekten dat de isotopensamenstelling van het kwik in zinkende deeltjes afval, het leveringsmechanisme waar het Chinese team de voorkeur aan geeft, komt niet overeen met de chemische signatuur van kwik in de greppelorganismen, volgens Blum en zijn collega's.

Ze concludeerden dat het meeste kwik in de greppelorganismen daarheen werd vervoerd in de karkassen van vissen die zich voeden in zonovergoten wateren nabij het oppervlak, waar het meeste kwik uit antropogene bronnen komt.

"We hebben de biota van de loopgraaf bestudeerd omdat ze op de diepste en meest afgelegen plek op aarde leven, en we verwachtten dat het kwik daar bijna uitsluitend van geologische oorsprong zou zijn - dat wil zeggen, uit diepzee vulkanische bronnen, " zei Blum. "Onze meest verrassende bevinding was dat we kwik vonden in organismen uit diepzeetroggen waaruit blijkt dat het afkomstig is uit de zonovergoten oppervlaktezone van de oceaan."

Antropogeen kwik komt via regenval in de oceanen terecht, droge afzetting van verwaaid stof, en afvoer van rivieren en estuaria.

"Diepzeetroggen zijn beschouwd als ongerepte ecosystemen die niet door menselijke activiteiten zijn bezoedeld. Maar recente studies hebben sporen van antropogeen lood gevonden, koolstof-14 van het testen van kernwapens, en persistente organische verontreinigende stoffen zoals PCB's in organismen die zelfs in het diepste deel van de oceaan leven, die bekend staat als de hadal-zone, ' zei Drazen.

De nieuwste kwikbevindingen bieden nog een ander voorbeeld van menselijke activiteiten die invloed hebben op voedselwebben in de meest afgelegen mariene ecosystemen op aarde.

De titel van de studie is "Kwikisotopen identificeren zeekwik in de buurt van het oppervlak in biota van diepzeegeul."