Kvicksilver går in i ris genom lokala industriella aktiviteter och genom brinnande kol. David Woo, CC BY-ND

Kvicksilverförorening är ett problem som vanligtvis är förknippat med fiskförbrukning. Gravida kvinnor och barn i många delar av världen rekommenderas att äta fisk med låg kvicksilver för att skydda mot de negativa hälsoeffekterna, inklusive neurologiska skador, som orsakas av en särskilt giftig form av kvicksilver, metylkvicksilver.

Men vissa människor i Kina, världens största kvicksilveremitter, utsätts för mer metylkvicksilver från ris än de är från fisk. I en färsk studie, vi undersökte omfattningen av detta problem och vilken riktning det kunde gå i framtiden.

Vi fann att Kinas framtida utsläppsbana kan få ett mätbart inflytande på landets rismetylkvicksilver. Detta har viktiga konsekvenser inte bara i Kina utan i Asien, var kolanvändning ökar och ris är en häftmat. Det är också relevant som länder över hela världen implementerar Minamata-konventionen, ett globalt avtal för att skydda människors hälsa och miljön från kvicksilver.

Varför är kvicksilver ett problem i ris?

Mätningar av metylkvicksilver i ris i Kina från de tidiga 2000-varen var i områden där kvicksilverbrytning och annan industriell verksamhet ledde till höga kvicksilverhalter i marken som då togs upp av risplantor. Nyare forskning har dock visat det metylkvicksilver i ris är också förhöjd i andra delar av Kina. Detta tyder på att luftburet kvicksilver - som emitteras av källor som koleldade kraftverk och sedan avvecklas på marken - också kan vara en faktor.

För att bättre förstå processen med metylkviksackumulering i ris genom deponering - det vill säga kvicksilver som härstammar från luften som regnar ut eller bosätter sig till landet - konstruerade vi en datormodell för att analysera den relativa betydelsen av jord och atmosfäriska källor för rismetylkvicksilver. Därefter projicerade vi hur framtida metylkvicksilverhalter kan förändras under olika utsläppsscenarier.

Koncentrationer av metylkvicksilver i ris är lägre än i fisk, men i centrala Kina äter människor mycket mer ris än fisk. Studier har beräknat det invånare i områden med kvicksilverförorenad mark förbrukar mer metylkvicksilver än den amerikanska EPA: s referensdos av 0.1 mikrogram metylkvicksilver per kg kroppsvikt per dag, en nivå som är inställd på att skydda mot negativa hälsoeffekter, såsom minskad IQ. Nyliga data tyder på att andra neurodevelopmenta effekter från metylkvicksilver kan förekomma vid nivåer under referensdosen. Få hälsoundersökningar har dock undersökt effekterna av metylkvicksilverexponering för riskonsumenter specifikt.

För att identifiera problemets potentiella omfattning jämförde vi de områden i Kina där kvicksilverdepositionen förväntas vara hög baserat på kvicksilvermodeller, med kartor över risproduktion. Vi fann att provinser med hög kvicksilveravlagring också producerar betydande mängder ris. Sju provinser i centrala Kina (Henan, Anhui, Jiangxi, Hunan, Guizhou, Chongqing och Hubei) står för 48-procenten av den kinesiska risproduktionen och får nästan dubbelt så mycket kvicksilveravfall som resten av Kina.

Vi beräknade att kvicksilveravlagringen kunde öka nästan 90-procent eller minska med 60-procent av 2050, beroende på framtida politik och teknik.

Vår modellmodell

För att förstå hur kvicksilver från atmosfären kan införlivas i ris som metylkvicksilver, byggde vi en modell för att simulera kvicksilver i rismarker. Metylkvicksilver produceras i miljön genom biologisk aktivitet - speciellt av bakterier. Ofta sker detta i översvämmade miljöer som våtmarker och sediment. På samma sätt hålls risplattor under växtsäsongen och den näringsrika miljön som skapas av risrötter stöder både bakterieutvecklingen och metylkvicksilverproduktionen.

Vår ris paddy modell simulerar hur kvicksilver förändringar bildar, ackumuleras och omvandlas till metylkvicksilver i olika delar av ekosystemet, inklusive i vattnet, jorden och risplantorna.

I vår modell går kvicksilver i det stående översvämmade vattnet via deponerings- och bevattningsprocesser och rör sig sedan bland vatten, mark och växter. Efter att ha initierat och kalibrerat modellen körde vi det för den typiska fem månaders varaktigheten från plantering av plantor till risskörd och jämförde våra resultat med mätningar av kvicksilver i ris från Kina. Vi genomförde också olika simuleringar med varierande atmosfärsavsättning och kvicksilverhalter.

Trots sin enkelhet kunde vår modell reproducera hur ris metylkvicksilverkoncentrationer varierar mellan olika kinesiska provinser. Vår modell kunde noggrant reflektera hur högre koncentrationer av kvicksilver i kväve ledde till högre koncentrationer i ris.

Men jorden var inte hela historien. Kvicksilver från vatten - som kan komma från det översvämmade vattnet i rismarker eller vattnet i jorden - kan också påverka koncentrationerna i ris. Hur mycket beror på de relativa hastigheterna för olika processer inom jord och vatten. Under vissa förhållanden kan en del av kvicksilveret i ris härröra från kvicksilver i atmosfären, när kvicksilver har deponerats på rismarken. Detta föreslog att förändring av utsläpp av kvicksilver potentiellt kan påverka koncentrationerna i ris.

Framtida utsläpp kan påverka ris

Hur förändras kvicksilverns andel av ris i framtiden?

Vi undersökte ett högemissionsscenario som inte förutsätter någon ny politik för att kontrollera kvicksilverutsläpp från 2050, och ett lågemissionsscenario där Kina använder mindre kol- och koleldade kraftverk har avancerade kvicksilverutsläppskontroller. Mediankinesisk ris metylkvicksilverkoncentrationer ökade med 13-procent i det höga scenariot och minskade med 18-procent under det låga scenariot. Regioner där ris metylkvicksilver minskade mest under stränga kontroller var i centrala Kina, där risproduktionen är hög och ris är en viktig källa till exponering av metylkvicksilver.

Hantering av kvicksilverkoncentrationer i ris kräver således ett integrerat tillvägagångssätt, som behandlar både avsättning och mark och vattenförorening. Förstå lokala förhållanden är också viktigt: Andra miljöfaktorer som inte fångas av vår modell, såsom jordsyra, kan också påverka metylkvicksilverproduktionen och ackumulering till ris.

Olika strategier för risproduktion kan också hjälpa till - till exempel, växlande vätning och torkcykler i risodling kan minska vattenförbrukning och metanutsläpp samt ris metylkvicksilverkoncentrationer.

Våra scenarier underskattar sannolikt de potentiella hälsofördelarna med Minamata Convention-kontrollerna i Kina, som är en part i konventet. Vi inkluderar i våra scenarier endast förändringar i luftutsläpp från elproduktion, medan konventet kontrollerar utsläpp från andra sektorer, förbjuder kvicksilverbrytning och adresserar förorenade platser och mark- och vattenutsläpp.

Att minska kvicksilver kan också vara till nytta för andra risproducerande länder, men för närvarande finns det få data tillgängliga utanför Kina. Vår forskning tyder emellertid på att problemet med kvicksilver inte bara är en fiskhistoria - och att politiska insatser verkligen kan göra skillnad.

Om Författarna

Noelle Eckley Selin, docent i data, system och samhälle och atmosfärisk kemi, Massachusetts Institute of Technology och Sae Yun Kwon, biträdande professor vid avdelningen för miljövetenskap och teknik, Pohang University of Science and Technology

Den här artikeln publicerades ursprungligen den Avlyssningen. Läs ursprungliga artikeln.

relaterade böcker

at InnerSelf Market och Amazon