Forskare har upptäckt permafrost på norra halvklotet lagrar massiva mängder naturligt kvicksilver, ett fynd med betydande konsekvenser för människors hälsa och ekosystem över hela världen.

I en ny studie, forskare mätte kvicksilverhalter i permafrostkärnor från Alaska och uppskattade hur mycket kvicksilver som har fastnat i permafrost norr om ekvatorn sedan förra istiden.

Studien avslöjar att norra permafrostjordar är den största kvicksilverreservoaren på planeten, lagra nästan dubbelt så mycket kvicksilver som all annan jord, havet och atmosfären tillsammans.

Den nya studien publicerades idag i Geofysiska forskningsbrev , en tidskrift för American Geophysical Union.

"Denna upptäckt är en spelväxlare, "sa Paul Schuster, en hydrolog vid U.S. Geological Survey i Boulder, Colorado och huvudförfattare till den nya studien. "Vi har kvantifierat en pool av kvicksilver som inte hade gjorts tidigare, och resultaten har djupa konsekvenser för bättre förståelse av den globala kvicksilvercykeln. "

Varmare lufttemperaturer på grund av klimatförändringar kan tina mycket av det befintliga permafrostskiktet på norra halvklotet. Denna tinande permafrost kan släppa ut en stor mängd kvicksilver som potentiellt kan påverka ekosystem runt om i världen. Kvicksilver ackumuleras i vatten- och marklevande livsmedelskedjor, och har skadliga neurologiska och reproduktiva effekter på djur.

"Det skulle inte vara något miljöproblem om allt förblir fryst, men vi vet att jorden blir varmare, "Sade Schuster." Även om mätning av tining av permafrost inte var en del av denna studie, den tinande permafrosten ger en potential för kvicksilver att släppas ut - det är bara fysik. "

De nya resultaten har stora konsekvenser för att förstå hur jorden lagrar kvicksilver och för människors och miljöhälsan, enligt James Shanley, en forskningshydrolog vid U.S. Geological Survey i Montpelier, Vermont, som inte var inblandad i den nya forskningen.

"Denna studie är mycket ny och gör en stor upptäckt i ett område som tidigare ignorerades något, "Shanley sa." Det visar att permafrost representerar en enorm kvicksilverkälla, och om det tinar på grund av klimatförändringar skulle kvicksilveret kunna släppas ut och kan betydligt öka den globala kvicksilverbördan. "

Hanterar en okänd fråga

Naturligt kvicksilver som finns i atmosfären binder till organiskt material i jorden, blir begravd av sediment, och blir frusen till permafrost, där den förblir instängd i tusentals år om den inte befrias av förändringar som t ex permafrost.

Schusters team bestämde den totala mängden kvicksilver som var inlåst i permafrost med hjälp av fältdata. Mellan 2004 och 2012, studieförfattarna borrade 13 permafrostjordkärnor från olika platser i Alaska, och mätte de totala mängderna kvicksilver och kol i varje kärna. De valde platser med en mängd olika markegenskaper för att bäst representera permafrost som finns runt hela norra halvklotet.

Schuster och hans kollegor fann att deras mätningar överensstämde med publicerade data om kvicksilver i icke-permafrost- och permafrostjord från tusentals andra platser världen över. De använde sedan sina observerade värden för att beräkna den totala mängden kvicksilver lagrad i permafrost på norra halvklotet och skapa en karta över kvicksilverhalter i regionen.

Studien fann cirka 793 gigagram, eller mer än 15 miljoner gallon, kvicksilver fryses i nordlig permafrostjord. Det är ungefär tio gånger mängden av alla kvicksilverutsläpp som orsakats av människor under de senaste 30 åren, baserat på utsläppsuppskattningar från 2016.

Studien fann också att all frusen och ofrossen jord i norra permafrostregioner innehåller en kombinerad 1, 656 gigagram kvicksilver, vilket gör den till den största kända kvicksilverreservoaren på planeten. Denna pool rymmer nästan dubbelt så mycket kvicksilver som jord utanför den norra permafrostregionen, havet och atmosfären tillsammans.

Effekterna av det frigjorda kvicksilvret

Forskare är fortfarande osäkra på hur mycket av det lagrade kvicksilvret som skulle påverka ekosystemen om permafrosten skulle tina. En stor fråga handlar om hur mycket kvicksilver som skulle läcka ut ur jorden i omgivande vattenvägar, enligt Steve Sebestyen, en forskningshydrolog vid USDA Forest Service i Grand Rapids, Minnesota, som inte var inblandad i den nya forskningen.

Om kvicksilver transporteras över vattenvägar, det kan tas upp av mikroorganismer och omvandlas till metylkvicksilver, han sa. Denna form av kvicksilver är ett farligt toxin som orsakar neurologiska effekter hos djur, allt från motorisk funktionsnedsättning till fosterskador.

"Det finns en betydande social och människors hälsa aspekt av denna studie, "Sebestyen sa." Konsekvenserna av att detta kvicksilver släpps ut i miljön är potentiellt enorma eftersom kvicksilver har hälsoeffekter på organismer och kan resa upp i näringskedjan, påverkar inhemska och andra samhällen negativt. "

Edda Mutter, vetenskapsdirektör för Yukon River Inter-Tribal Watershed Council, sade den nya studien visar att upptining av permafrost kan få allvarliga konsekvenser för lokala ekosystem och inhemska samhällen på norra halvklotet.

"Landsbygdssamhällen i Alaska och andra norra områden har en livsstil, gör dem sårbara för metylkvicksilver som förorenar deras matförsörjning, "Mutter sa." Matkällor är viktiga för de infödda andliga och kulturella hälsan, så denna studie har stora hälso- och ekonomiska konsekvenser för denna region i världen. "

Utsläpp av kvicksilver kan också få långtgående globala konsekvenser, enligt Shanley. Kvicksilver som släpps ut i atmosfären kan resa stora avstånd och kan påverka samhällen och ekosystem tusentals mil från utsläppsplatsen, han sa.

Schuster tror att hans teams forskning ger beslutsfattare och forskare nya siffror att arbeta med och kalibrera sina modeller när de börjar studera detta nya fenomen mer i detalj. Han tänker släppa en annan studie som modellerar utsläpp av kvicksilver från permafrost på grund av klimatförändringar, och sa att detta arbete förändrar forskarnas perspektiv på den globala kvicksilvercykeln.

"24 procent av all mark ovanför ekvatorn är permafrost, och den har denna enorma pool av låst kvicksilver, "sa han." Vad händer om permafrosten tinar? Hur långt kommer kvicksilvret att gå uppåt i näringskedjan? Det här är stora bilder som vi måste svara på. "