Onderzoekers onder leiding van een UMass Lowell-professor milieuwetenschappen zeggen dat kwikmetingen in een bos in Massachusetts erop wijzen dat het giftige element in veel grotere hoeveelheden in bossen over de hele wereld wordt afgezet dan eerder werd aangenomen.

De resultaten van het team onderstrepen de bezorgdheid over de gezondheid en het welzijn van mensen, wilde dieren en waterwegen, volgens prof. Daniel Obrist, aangezien kwik dat zich ophoopt in bossen uiteindelijk in beken en rivieren terechtkomt, eindigen in meren en oceanen.

Kwik is een zeer giftige verontreinigende stof die vissen bedreigt, vogels, zoogdieren en mensen. Honderden tonnen ervan komen elk jaar in de atmosfeer terecht door kolengestookte elektriciteitscentrales, evenals door middel van goudwinning en andere industriële processen, en de verontreinigende stof wordt door wind en stroming over de hele wereld verspreid. Langdurige blootstelling aan kwik, of het consumeren van voedsel dat hoge niveaus van de verontreinigende stof bevat, kan leiden tot reproductieve, immuun, neurologische en cardiovasculaire problemen, volgens Obrist, voorzitter van UMass Lowell's Department of Environmental, Aard- en atmosferische wetenschappen.

Bossen vormen 's werelds meest voorkomende, productieve en wijdverbreide ecosystemen op het land, volgens Obrist, die zei dat de studie de eerste is die een volledig beeld onderzoekt van hoe kwik in de atmosfeer wordt afgezet in elk landelijk bos ter wereld, inclusief de afzetting van kwik in gasvorm, waar de meeste eerdere onderzoeken niet op ingaan.

"Bomen nemen gasvormig kwik uit de atmosfeer op via hun bladeren en zoals planten hun bladeren afwerpen of afsterven, ze brengen dat atmosferische kwik in feite over naar de ecosystemen, " hij zei.

De resultaten van het project zijn vandaag gepubliceerd in een nummer van de Proceedings van de National Academy of Sciences . UMass Lowell-student Eric Roy, een dubbele major in meteorologie en wiskunde van Lowell, is een van de co-auteurs van de studie.

In de afgelopen 16 maanden, het team heeft gemeten hoe kwik in de atmosfeer wordt afgezet in Harvard Forest in Petersham, een bijna 4, 000 hectare groot terrein met hardhouten loofbomen zoals rode eik en rode esdoorn die elk jaar hun bladeren laten vallen. Een reeks meetsystemen die op verschillende hoogten op de 100 meter hoge onderzoekstoren van het bos werden geplaatst, beoordeelden de gasvormige kwikafzetting van de site van het bladerdak tot de bosbodem.

"Zesenzeventig procent van de kwikafzetting in dit bos komt van gasvormig kwik in de atmosfeer. Het is vijf keer groter dan kwik dat wordt afgezet door regen en sneeuw en drie keer groter dan kwik dat wordt afgezet door afval, dat is kwik dat wordt overgedragen door bladeren die op de grond vallen en dat eerder door andere onderzoekers is gebruikt als een proxy voor het schatten van gasvormige kwikafzetting in bossen, ' zei Obrist.

"Onze studie suggereert dat de kwikbelasting in bossen met een factor van ongeveer twee is onderschat en dat bossen wereldwijd een veel grotere wereldwijde absorbeerder en verzamelaar van gasvormig kwik kunnen zijn dan momenteel wordt aangenomen. Deze groter dan verwachte accumulatie kan de verrassend hoge hoeveelheid kwik verklaren niveaus waargenomen in de bodem in landelijke bossen, " hij zei.

Planten lijken te domineren als bron van kwik op het land, goed voor 54 tot 94 procent van de afzettingen in de bodem in Noord-Amerika. De totale wereldwijde hoeveelheid kwik die op het land wordt afgezet, wordt momenteel geschat op ongeveer 1, 500 tegen 1, 800 ton per jaar, maar het kan meer dan het dubbele zijn als andere bossen vergelijkbare niveaus van depositie vertonen, volgens Obrist.

De onderzoekers zetten hun werk voort in een tweede bos in Howland in het noorden van Maine. Howland bos, een bijna 600 hectare groot onderzoeksterrein vol met groenblijvende planten die het hele jaar door hun bladeren behouden, biedt een duidelijk andere habitat dan het loofbos in Petersham. Door beide bossen te beoordelen, kunnen onderzoekers verschillen in kwikaccumulatie tussen verschillende bostypen onderzoeken, zei Obrist.

Het werk biedt een praktische onderzoekservaring voor Roy, een UMass Lowell Honours College-student die werd uitgenodigd om in 2019 lid te worden van het Immersive Scholar-programma van de universiteit. Het initiatief stelt eerstejaarsstudenten met uitstekende academische referenties in staat om vanaf het begin van hun academische studie deel te nemen aan laboratoriumwerk en onderzoek.

"Het is heel spannend om co-auteur te zijn, " zei Roy. "Deze studie stelde ons in staat om te kwantificeren hoeveel kwik wordt opgehoopt in dit type bos. Modelbouwers kunnen deze resultaten gebruiken om hun begrip te verbeteren van hoe kwik op wereldschaal door het milieu circuleert en hoe dat in de toekomst zou kunnen veranderen."

Roy hielp bij het analyseren van de gegevens die in het veld waren verzameld.

"Erics bijdragen aan het onderzoek zijn enorm. Het komt niet vaak voor dat een student zo'n belangrijke rol speelt in een grote, federaal gefinancierd onderzoeksproject, Obrist zei. "Zijn werk is echt indrukwekkend en hij is steeds actiever geworden in data-analyse en het doen van complexe fluxberekeningen en dataverwerking. Hij verdiende echt de tweede auteurpositie in de krant in de Proceedings van de National Academy of Sciences ."