Kvicksilver är ett utbrett miljögifter och föroreningar som färdas upp i näringskedjan till människors mattallrikar. Även om en global fråga, kvicksilverreglerna varierar över hela världen. Beroende på var man bor i förhållande till kvicksilverutsläpp, regional sanering ger minimal inverkan på lokala råd om fiskkonsumtion. Detta gäller särskilt i ett känsligt landskap som Michigan's Upper Peninsula, där nästan 80 procent av insjöarna är försämrade.

För Keweenaw Bay Indian Community (KBIC), problemet kulminerar i frågan, när kan vi äta fisken? Ett enkelt svar är svårfångat, men en studie ledd av Michigan Technological University gav insikter om vad som måste göras för att göra fisken säker att äta.

KBIC:s fråga hjälpte till att vägleda biogeokemiska modellerare, miljöingenjörer och samhällsvetare för att överbrygga globala-kemiska transportmodeller och de lokala effekterna på KBIC och Michigan's Upper Peninsula. Studien kommer att publiceras nästa vecka i Royal Society of Chemistry's peer-reviewed journal Miljövetenskap:Processer och effekter , och arbetet är en del av ett National Science Foundation-program som tittar på dynamiken i kopplade naturliga och mänskliga system.

Känsliga samhällen

Kvicksilver är en utbytbar förorening (atmosfärisk yta) tillsammans med polyklorerade bifenyl (PCB) föreningar, polycykliska aromatiska kolväteföreningar (PAH) och andra långlivade organiska föroreningar (POP). ASEP-molekyler är osynliga, smaklösa världshoppare som kan resa långa sträckor.

Så småningom, de tar sig till de stora sjöarna där de rör sig genom luften, landskap, vatten och djur. Forskare kan beskriva ASEP-rörelser och effekter genom politik, socioekonomisk press, ekosystemtjänster, stressfaktorer som klimatförändringar och markanvändning samt biogeokemisk cykling. Studiens ledande forskare är Judith Perlinger, professor i miljöteknik vid Michigan Tech. Hon säger att projektet är ett exempel på hur man använder state-of-the-art vetenskap för att svara på en samhällsrelevant fråga.

"Vi tar fenomen som verkar på en global skala och förutsäger vad de kommer att göra, " Perlinger säger, tillägger att arbetet med KBIC är en viktig del av projektet. "Det är klart att frågan är viktig för dem, så hur kan vi göra vetenskapen relevant för dem?"

Att göra så, ta ett stort team:Sex institutioner, 36 forskare och 11 samarbetsorganisationer. Perlingers team använder GEOS-Chem, en global tredimensionell Eulerisk kemisk transportmodell. Det har använts i stor utsträckning för att bättre förstå troposfärisk kemi och sammansättning. För ASEP:er, GEOS-Chem sorterar igenom utsläppskällorna, migration, växelkurser och viloplatser för föroreningarna och kombineras med massbalansmodellering för att förstå systemets akvatiska dynamik.

Känsliga landskap

I Miljövetenskap:Processer och effekter papper, Perlinger och hennes team fokuserar på kvicksilver och tre olika policyscenarier fram till 2050.

I den första, de analyserade ambitionsmål där alla kvicksilverutsläpp från antropogena källor elimineras; på sekunden, de undersökte en måttlig minskning baserat på policy-in action; och i den tredje, de bedömde ett scenario med minimal reglering utan några politiska åtgärder.

De fann att lite skulle förändras inom KBIC-gemenskapens liv. Noel Urban, professor i miljöteknik och en projektforskare som fokuserar på föroreningarnas biogeokemi, säger att processen sannolikt skulle ta generationer att nå nivåer som samhället anser vara säkra.

"Folk antar att det som deponeras i en skog också deponeras på samma sätt i en sjö, vilket inte är sant, så modeller har räknat fel, Urban säger, och tillägger att återkopplingen mellan land och vattensystem också tar längre tid än vad forskare tidigare trott. "Detta är uppenbart i de stora sjöarna, och den övre halvön är ett särskilt känsligt landskap för kvicksilver."

När det gäller att spåra kvicksilver, Urban tar kvicksilverkoncentrationsdata från sjöar och uppskattar kvicksilver i fisk från liknande vattendrag tillsammans med Great Lakes Indian Fish and Wildlife Commission (GLIFWC) – en av projektets forskningspartnerorganisationer. De fann att kvicksilver kvarstår olika beroende på storleken på sjön.

"Vilket gift vill du ha?" frågar Urban. "Gå till de stora sjöarna och hämta PCB, gå till de små sjöarna och hämta kvicksilver."

Enkelt uttryckt, det finns inget enkelt svar på KBIC:s fråga.

För att ytterligare förtydliga svaret, Urban, Perlinger och deras team planerar att fortsätta provtagningen i lokala övre halvöns sjöar, bedöma de regionala effekterna i de stora sjöarna och granska deras resultat genom globala modeller. Deras tvärvetenskapliga arbete fördjupar förståelsen för kvicksilvercykling och modellerings noggrannhet, utvärderar flerskalig politik, och ger insikt i bästa praxis för att engagera lokala ursprungsbefolkningar i global forskning.

Miljövetenskap:Processer och effekter publicerar högkvalitativa uppsatser inom alla områden inom miljökemiska vetenskaper, inklusive luftens kemi, vatten, jord och sediment. Vi välkomnar studier om ödet för miljön och effekterna av antropogena och naturligt förekommande föroreningar, både kemiska och mikrobiologiska, samt relaterade naturliga elementcykelprocesser.