Kvicksilverföroreningar är ett problem som vanligtvis förknippas med fiskförbrukning. Gravida kvinnor och barn i många delar av världen rekommenderas att äta fisk med lågt kvicksilver för att skydda mot de negativa hälsoeffekterna, inklusive neurologiska skador, 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 kan gå i framtiden.

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

Varför är kvicksilver ett problem i ris?

Mätningar av metylkvicksilver i ris i Kina från början av 2000 -talet var i områden där kvicksilverbrytning och annan industriell verksamhet ledde till höga kvicksilverhalter i mark som sedan togs upp av risplantor. Nyare forskning, dock, har visat att metylkvicksilver i ris också är förhöjt i andra delar av Kina. Detta tyder på att luftburet kvicksilver-som släpps ut från källor som kolkraftverk och sedan bosätter sig på marken-också kan vara en faktor.

För att bättre förstå processen med metylkvicksilverackumulering i ris genom avsättning - det vill säga kvicksilver som härrör från luften som regnar ut eller lägger sig på marken - vi konstruerade en datormodell för att analysera jordens relativa betydelse och atmosfäriska källor till rismetylkvicksilver. Sedan projicerade vi hur framtida metylkvicksilverhalter kan förändras under olika utsläppsscenarier.

Koncentrationerna av metylkvicksilver i ris är lägre än i fisk, men, i centrala Kina, människor äter mycket mer ris än fisk. Studier har beräknat att invånare i områden med kvicksilverförorenad mark konsumerar mer metylkvicksilver än U.S.EPA:s referensdos på 0,1 mikrogram metylkvicksilver per kilogram kroppsvikt per dag, en nivå för att skydda mot negativa hälsoutfall såsom minskad IQ. Nya data tyder på att andra neurodevelopmental effekter från metylkvicksilver kan uppstå vid nivåer under referensdosen. Några hälsostudier, dock, har undersökt effekterna av metylkvicksilverexponering för risförbrukare specifikt.

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

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

Vår modellbild

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

Vår risgrismodell simulerar hur kvicksilver ändrar form, ackumuleras och omvandlas till metylkvicksilver i olika delar av ekosystemet, inklusive i vattnet, jorden och risplantorna.

I vår modell, kvicksilver kommer in i det stående översvämmade vattnet via deponerings- och bevattningsprocesser, och rör sig sedan bland vatten, jord och växter. Efter initiering och kalibrering av modellen, vi körde den under typiska fem månaders varaktighet 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 atmosfärisk avsättning och kvicksilverhalter i marken.

Trots sin enkelhet, vår modell kunde återge hur koncentrationer av rismetylkvicksilver varierar mellan olika kinesiska provinser. Vår modell kunde exakt återspegla hur högre halter av kvicksilver i jorden ledde till högre koncentrationer i ris.

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

Framtida utsläpp kan påverka ris

Hur kommer kvicksilverhalten i ris att förändras i framtiden?

Vi undersökte ett scenario med högt utsläpp, som inte antar någon ny policy för att kontrollera kvicksilverutsläpp år 2050, och ett scenario med låga utsläpp, där Kina använder mindre kol och kolkraftverk har avancerade kvicksilverutsläppskontroller. Medianhaltiga kinesiska rismetylkvicksilverhalter ökade med 13 procent i högscenariot och minskade med 18 procent under lågscenariot. Regioner där rismetylkvicksilver minskade mest under strikta politiska kontroller fanns i centrala Kina, där risproduktionen är hög och ris är en viktig källa till metylkvicksilverexponering.

Hantering av kvicksilverhalter i ris kräver därför en integrerad strategi, hanterar både deponering och jord- och vattenföroreningar. Det är också viktigt att förstå de lokala förhållandena:Andra miljöfaktorer som inte fångas upp av vår modell, såsom jordens surhet, kan också påverka metylkvicksilverproduktion och ackumulering till ris.

Olika risproduktionsstrategier kan också hjälpa - t.ex. Omväxlande vätnings- och torkningscykler vid risodling kan minska vattenförbrukning och metanutsläpp samt rismetylkvicksilverhalter.

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

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

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.