Kvikksølv går inn i ris gjennom lokale industrielle aktiviteter og ved brennende kull. David Woo, CC BY-ND

Kviksølvforurensning er et problem som vanligvis er forbundet med fiskforbruk. Gravide kvinner og barn i mange deler av verden rådes til å spise fisk med lavt kvikksølv for å beskytte mot skadelige helseeffekter, inkludert nevrologiske skader, som skyldes en spesielt giftig form for kvikksølv, metylkviksølv.

Men noen mennesker i Kina, verdens største kvikksølvemitter, blir utsatt for mer metylkviksølv fra ris enn de er fra fisk. I en fersk undersøkelse, vi undersøkte omfanget av dette problemet og hvilken retning det kunne gå i fremtiden.

Vi fant ut at Kinas fremtidige utslippstraject kan ha en målbar innflytelse på landets ris metylkviksølv. Dette har viktige implikasjoner ikke bare i Kina, men over hele Asia, hvor kullbruk øker og ris er en stiftmat. Det er også relevant som land over hele verden implementerer Minamata konvensjonen, en global traktat for å beskytte menneskers helse og miljøet fra kvikksølv.

Hvorfor er kvikksølv et problem i ris?

Målinger av metylkviksølv i ris i Kina fra de tidlige 2000ene var i områder hvor kvikksølvgruvedrift og andre industrielle aktiviteter førte til høye kvikksølvnivåer i jord som deretter ble tatt opp av risplanter. Nyere forskning har imidlertid vist at metylkviksølv i ris er også forhøyet i andre deler av Kina. Dette antyder at luftbåren kvikksølv - utstrålt av kilder som kullkraftverk og deretter bosetting på landet - kan også være en faktor.

For å bedre forstå prosessen med metylkviksakkumulering i ris gjennom avsetning - det vil si kvikksølv som stammer fra luften som regner ut eller bosetter seg til landet - konstruerte vi en datamodell for å analysere den relative betydningen av jord og atmosfæriske kilder til ris metylkviksølv. Deretter projiserte vi hvordan fremtidige metylkviksykonsentrasjoner kunne forandres under ulike utslippsscenarier.

Konsentrasjonene av metylkviksølv i ris er lavere enn i fisk, men i sentral-Kina spiser folk mye mer ris enn fisk. Studier har beregnet det Innbyggere i områder med kvikksølvforurenset jord bruker mer metylkviksølv enn USAs EPAs referansedosis av 0.1 mikrogram metylkviks per kilo kroppsvekt per dag, et nivå som er satt til å beskytte mot uønskede helseutfall som nedsatt IQ. Nylige data tyder på at andre nevrodevelopmental effekter fra metylkviksølv kan forekomme ved nivåer under referansedosen. Få helseundersøkelser har imidlertid undersøkt virkningen av metylkvikksponering spesielt for risforbrukere.

For å identifisere det potensielle omfanget av problemet sammenlignet vi områdene i Kina der kvikksølvavsetningen forventes å være høy basert på kvikksølvmodeller, med kart over risproduksjon. Vi fant at provinser med høy kvikksølvavsetning også produserer betydelige mengder ris. Syv provinser i sentrale Kina (Henan, Anhui, Jiangxi, Hunan, Guizhou, Chongqing og Hubei) står for 48 prosent av kinesisk risproduksjon og mottar nesten dobbelt så stor atmosfærisk kvicksilveravsetning som resten av Kina.

Vi beregnet at kvikksølvavsetningen kunne øke nesten 90 prosent eller redusere med 60 prosent av 2050, avhengig av fremtidige retningslinjer og teknologier.

Vår modellering tilnærming

For å forstå hvordan kvikksølv fra atmosfæren kan bli innarbeidet i ris som metylkviksølv, bygde vi en modell for å simulere kvikksølv i rismarker. Metylkviksølv produseres i miljøet ved biologisk aktivitet - spesielt av bakterier. Ofte skjer dette i oversvømmede miljøer som våtmarker og sedimenter. På samme måte holdes rismarker oversvømmet i vekstsesongen, og det næringsrike miljøet som oppstår av risrøtter, støtter både bakterieveksten og metylkvikksproduksjonen.

Vår ris paddy modell simulerer hvordan kvikksølvendringer danner, akkumulerer og konverterer til metylkviksølv i ulike deler av økosystemet, inkludert i vannet, jorda og risplanter.

I vår modell går kvikksølv inn i det stående oversvømmede vannet via avsetnings- og vanningsprosesser, og flytter da mellom vann, jord og planter. Etter å ha initialisert og kalibrert modellen, kjørte vi den for den typiske femmåneders varigheten fra planting av frøplanter til risoppdrett, og sammenlignet resultatene våre med målinger av kvikksølv i ris fra Kina. Vi har også utført forskjellige simuleringer med varierende atmosfærisk avsetning og jordkviksølvkonsentrasjoner.

Til tross for sin enkelhet, var modellen i stand til å reprodusere hvordan ris metylkviksølvkonsentrasjoner varierer over forskjellige kinesiske provinser. Modellen vår kunne nøyaktig reflektere over hvordan høyere konsentrasjon av jordkviksølv førte til høyere konsentrasjoner i ris.

Men jorden var ikke hele historien. Kviksølv fra vann - som kan komme fra oversvømmet vann i rismarker eller vannet i jorda - kan også påvirke konsentrasjoner i ris. Hvor mye avhenger av relative prosesser i forskjellige prosesser innen jord og vann. Under noen forhold kan en del av kvikksølv i ris komme fra kvikksølv i atmosfæren, når kvikksølv er deponert på rismarken. Dette foreslo at endring av kvikksølvutslipp potensielt kunne påvirke konsentrasjoner i ris.

Fremtidige utslipp kan påvirke ris

Hvordan vil prisene på kvikksølv i ris endres i fremtiden?

Vi har undersøkt et høyemissionsscenario som ikke påtar nye retningslinjer for å kontrollere kvikksølvutslipp fra 2050, og et lavemissionsscenario hvor Kina bruker mindre kull- og kullkraftverk har avansert kontroll av kvikksølvutslipp. Median kinesisk ris metylkviksølvkonsentrasjoner økte med 13 prosent i høyt scenario og redusert med 18 prosent under lavt scenario. Regioner hvor ris metylkviksølv ble redusert mest under strenge politiske kontroller var i sentral-Kina, hvor risproduksjonen er høy og ris er en viktig kilde til metylkvikseksponering.

Håndtering av kvikksølvkonsentrasjoner i ris krever derfor en integrert tilnærming, som tar opp både avsetning og jord og vannforurensning. Forståelse av lokale forhold er også viktig: Andre miljøfaktorer som ikke fanges av vår modell, som jordsyrlighet, kan også påvirke metylkvikksproduksjon og akkumulering til ris.

Ulike strategier for produksjon av ris kan også hjelpe - for eksempel, alternerende fuktings- og tørkesykluser i ris dyrking kan redusere vannforbruk og metanutslipp samt ris metylkviksølvkonsentrasjoner.

Våre scenarier undervurderer sannsynligvis de potensielle helsemessige fordelene av Minamata Convention-kontrollene i Kina, som er et parti i konvensjonen. Vi inkluderer i våre scenarier bare endringer i luftutslipp fra kraftproduksjon, mens konvensjonen kontrollerer utslipp fra andre sektorer, forbyr kvikksølvgruvedrift og adresserer forurensede steder og land- og vannutslipp.

Redusering av kvikksølv kan også være gunstig for andre risproducerende land, men for tiden finnes det få data tilgjengelig utenfor Kina. Men vår forskning tyder på at kvikksølvproblemet ikke bare er en fiskehistorie - og at politisk innsats virkelig kan gjøre en forskjell.

Om forfatterne

Noelle Eckley Selin, lektor i data, systemer og samfunn og atmosfærisk kjemi, Massachusetts Institute of Technology og Sae Yun Kwon, assisterende professor ved avdelingen for miljøvitenskap og ingeniørvitenskap, Pohang University of Science and Technology

Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på Den Conversation. Les opprinnelige artikkelen.

Relaterte bøker

at InnerSelf Market og Amazon