Rtęć dostaje się do ryżu poprzez lokalną działalność przemysłową i spalanie węgla. David Woo, CC BY-ND

Zanieczyszczenie rtęcią jest zwykle związane z konsumpcją ryb. Kobietom w ciąży i dzieciom w wielu częściach świata zaleca się spożywanie ryb o niskiej zawartości rtęci w celu ochrony przed niekorzystnymi skutkami zdrowotnymi, w tym uszkodzeniami neurologicznymi powodowanymi przez szczególnie toksyczną formę rtęci, metylortęć.

Ale niektórzy ludzie w Chinach, największym na świecie emiterze rtęci, są narażeni na więcej metylortęci z ryżu niż z ryb. W Ostatnie badania, zbadaliśmy zakres tego problemu i kierunek, w którym może on pójść w przyszłości.

Trybunał stwierdził, że kierunek emisji w Chinach w przyszłości może mieć wymierny wpływ na metylortęć ryżu w tym kraju. Ma to ważne implikacje nie tylko w Chinach, ale także w całej Azji zużycie węgla rośnie a ryż jest podstawowym pożywieniem. Ma to również znaczenie, ponieważ kraje na całym świecie wdrażają Konwencja Minamata, globalny traktat mający na celu ochronę zdrowia ludzkiego i środowiska przed rtęcią.

Dlaczego rtęć stanowi problem w ryżu?

Pomiary metylortęci w ryżu w Chinach od wczesnych 2000 odbywały się na obszarach, na których wydobycie rtęci i inna działalność przemysłowa doprowadziły do ​​wysokiego poziomu rtęci w glebie, którą następnie zajęły rośliny ryżu. Jednak nowsze badania to wykazały metylortęć w ryżu jest również podwyższona w innych regionach Chin. Sugeruje to, że rtęć w powietrzu - emitowana przez źródła takie jak elektrownie węglowe, a następnie osiadająca na ziemi - może również być czynnikiem.

Aby lepiej zrozumieć proces akumulacji metylortęci w ryżu poprzez osadzanie - to znaczy rtęć pochodzącą z powietrza, które pada lub osiada na lądzie - zbudowaliśmy model komputerowy do analizy względnego znaczenia gleby i źródeł atmosferycznych metylortęci ryżu. Następnie przewidzieliśmy, jak przyszłe stężenia metylortęci mogą się zmieniać w różnych scenariuszach emisji.

Stężenia metylortęci w ryżu są niższe niż w rybach, ale w środkowych Chinach ludzie jedzą znacznie więcej ryżu niż ryby. Badania to obliczyły mieszkańcy obszarów zanieczyszczonych rtęcią zużywają więcej metylortęci niż dawka referencyjna US EPA 0.1 mikrogram metylortęci na kilogram masy ciała na dzień, poziom ustawiony w celu ochrony przed niekorzystnymi skutkami zdrowotnymi, takimi jak obniżone IQ. Najnowsze dane sugerują, że inne oddziaływanie neurorozwojowe pochodzące od metylortęci może wystąpić na poziomach poniżej dawki referencyjnej. Niewiele badań zdrowotnych dotyczyło jednak w szczególności wpływu narażenia na metylortęć na konsumentów ryżu.

Aby zidentyfikować potencjalny zakres problemu, porównaliśmy obszary w Chinach, w których oczekuje się, że osadzanie rtęci będzie wysokie na podstawie modeli rtęci, z mapami produkcji ryżu. Stwierdziliśmy, że prowincje o wysokim składowaniu rtęci produkują również znaczne ilości ryżu. Siedem prowincji w środkowych Chinach (Henan, Anhui, Jiangxi, Hunan, Guizhou, Chongqing i Hubei) odpowiada za 48 procent chińskiej produkcji ryżu i otrzymuje prawie dwukrotność atmosferycznego odkładania rtęci w porównaniu z resztą Chin.

Obliczyliśmy, że osadzanie rtęci może wzrosnąć o prawie 90 procent lub zmniejszyć się o 60 procent o 2050, w zależności od przyszłych polityk i technologii.

Nasze podejście do modelowania

Aby zrozumieć, w jaki sposób rtęć z atmosfery może być włączana do ryżu jako metylortęć, zbudowaliśmy model do symulacji rtęci w polach ryżowych. Metylortęć jest wytwarzana w środowisku przez aktywność biologiczną - w szczególności przez bakterie. Często dzieje się tak w zalanych środowiskach, takich jak mokradła i osady. Podobnie pola ryżowe są zalewane podczas sezonu wegetacyjnego, a bogate w składniki odżywcze środowisko tworzone przez korzenie ryżu wspiera zarówno rozwój bakterii, jak i produkcję metylortęci.

Nasz model ryżu niełuskanego symuluje, w jaki sposób rtęć tworzy się, gromadzi i przekształca w metylortęć w różnych częściach ekosystemu, w tym w wodzie, glebie i roślinach ryżu.

W naszym modelu rtęć przedostaje się do zalanej stojącej wody poprzez procesy osadzania i nawadniania, a następnie przemieszcza się między wodą, glebą i roślinami. Po zainicjowaniu i skalibrowaniu modelu przeprowadziliśmy go przez typowy pięciomiesięczny okres od sadzenia sadzonek po zbiory ryżu i porównaliśmy nasze wyniki z pomiarami rtęci w ryżu z Chin. Przeprowadziliśmy także różne symulacje przy różnym osadzaniu w atmosferze i stężeniach rtęci w glebie.

Pomimo swojej prostoty, nasz model był w stanie odtworzyć, jak zmieniają się stężenia metylortęci ryżu w różnych prowincjach chińskich. Nasz model był w stanie dokładnie odzwierciedlić, w jaki sposób wyższe stężenia rtęci w glebie doprowadziły do ​​wyższych stężeń w ryżu.

Ale gleba nie była całą historią. Rtęć z wody - która może pochodzić z zalanej wody w polach ryżowych lub wody trzymanej w glebie - może również wpływać na stężenie w ryżu. Ile zależy od względnych szybkości różnych procesów w glebie i wodzie. W niektórych warunkach część rtęci w ryżu może pochodzić z rtęci w atmosferze, gdy rtęć zostanie zdeponowana na ryżu niełuskanym. Sugeruje to, że zmiana emisji rtęci może potencjalnie wpłynąć na stężenie ryżu.

Przyszłe emisje mogą wpływać na ryż

Jak zmienią się wskaźniki rtęci w ryżu w przyszłości?

Przeanalizowaliśmy scenariusz wysokiej emisji, który nie zakłada nowych polityk kontroli emisji rtęci przez 2050, oraz scenariusz niskiej emisji, w którym Chiny zużywają mniej węgla, a elektrownie opalane węglem mają zaawansowane mechanizmy kontroli emisji rtęci. Mediana chińskich stężeń metylortęci ryżu wzrosła o 13 w scenariuszu wysokim i spadła o 18 w scenariuszu niskim. Regiony, w których metylortęć ryżu najbardziej spadła pod ścisłą kontrolą polityczną, znajdowały się w środkowych Chinach, gdzie produkcja ryżu jest wysoka, a ryż jest ważnym źródłem narażenia na metylortęć.

Zarządzanie stężeniami rtęci w ryżu wymaga zatem zintegrowanego podejścia, obejmującego zarówno osadzanie, jak i zanieczyszczenie gleby i wody. Ważne jest również zrozumienie lokalnych warunków: inne czynniki środowiskowe, których nasz model nie wychwycił, takie jak kwasowość gleby, mogą również wpływać na produkcję metylortęci i akumulację ryżu.

Pomocne mogą być również różne strategie produkcji ryżu - na przykład naprzemienne cykle zwilżania i suszenia w uprawie ryżu może zmniejszyć zużycie wody i emisję metanu, a także stężenie metylortęci ryżu.

Nasze scenariusze prawdopodobnie nie doceniają potencjalnych korzyści zdrowotnych wynikających z kontroli konwencji z Minamaty w Chinach, które są stroną konwencji. Uwzględniamy w naszych scenariuszach jedynie zmiany emisji do powietrza z wytwarzania energii, podczas gdy Konwencja kontroluje emisje z innych sektorów, zakazuje wydobycia rtęci i zajmuje się zanieczyszczonymi terenami oraz uwolnieniami gruntów i wody.

Zmniejszenie rtęci może być również korzystne dla innych krajów produkujących ryż, ale obecnie tak jest niewiele danych dostępnych poza Chinami. Nasze badania wskazują jednak, że problem rtęci to nie tylko historia ryb - i że wysiłki polityczne mogą naprawdę coś zmienić.

O Autorach

Noelle Eckley Selin, profesor nadzwyczajny danych, systemów i społeczeństwa oraz chemii atmosfery, Massachusetts Institute of Technology i Sae Yun Kwon, adiunkt w Wydziale Inżynierii i Nauk o Środowisku, Uniwersytet Nauki i Technologii w Pohang

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w Konwersacje. Przeczytać oryginalny artykuł.

Powiązane książki

at Rynek wewnętrzny i Amazon