I kanadensiska Arktis, ett mysterium har bekymrat forskare och lokalsamhällen i årtionden:Varför har marina djur i västra Arktis högre kvicksilverhalter än de i öster?

Trenden syns i hela näringsväven, från det lilla djurplankton som driver längs havsströmmar till stora däggdjur som isbjörnar.

Det spelar roll eftersom kvicksilver är en förorening av global oro och samhällen i norr är beroende av havet för mat. Kvicksilver kan orsaka reproduktionsproblem hos vissa djur, allvarliga neurologiska skador hos människor och hämmar utvecklingen av spädbarn.

Tidigare studier hade försökt förklara skillnaden mellan öst och väst genom att titta på varifrån kvicksilvret som vindar upp i havet kommer. Men vår nya studie visar att svaret på detta mysterium ligger i själva havet.

En delikat balans

I Arktis, marina däggdjur som isbjörnar, vitvalar och sälar är en viktig del av den traditionella försörjningsjakten och kulturen hos norra urbefolkningar.

Med arktiska samhällen som bär bördan av effekterna av klimatförändringar och global industrialisering, höga halter av föroreningar, speciellt kvicksilver, som finns i dessa djur – och hos människor – har fått mycket uppmärksamhet.

Ofta, mödrar och kvinnor i fertil ålder i norr har kvicksilverhalter i blodet som överskrider den säkra gränsen. Att upprätthålla de näringsmässiga och kulturella fördelarna med havsmat, som säl och val, samtidigt som att minska de potentiella hälsoriskerna med kvicksilver har blivit en stor utmaning för urbefolkningen i Arktis.

Källor eller processer?

Tidigare forskning antydde att marina djur i västra kanadensiska Arktis innehåller mer kvicksilver eftersom regionen tar emot mer kvicksilver från en mängd olika källor, inklusive atmosfäriska utsläpp från östra Asien, flodutsläpp från stora vattendelar som Mackenzie och kusterosion och upptining av permafrost.

Dock, kvicksilvret från alla dessa källor existerar nästan uteslutande i sin oorganiska form, som kvicksilverånga och kvicksilver som är bundet till dammpartiklar, till exempel.

När den väl är i havet, dock, visst oorganiskt kvicksilver kan omvandlas till en organisk form, kallas metylkvicksilver. Inte bara tas metylkvicksilver upp mer effektivt av plankton och andra mikroorganismer, men det kan byggas upp, eller bioackumuleras, i organismer när den rör sig längs näringsväven genom en process som kallas biomagnifiering. Som det gör, det tenderar att orsaka mer skada på rovfiskar, fåglar och däggdjur.

I mer än ett decennium, forskare har misstänkt att den viktigaste faktorn som styr kvicksilvernivåerna i arktiska marina djur inte är varifrån kvicksilvret kommer (källor), men, snarare omvandlingen av oorganiskt kvicksilver till metylkvicksilver i havet (processer). Nu har vi svaret.

Profilerar havet

Under sommaren 2015 vi gick med i en expedition till kanadensiska Arktis ledd av ArcticNet, ett kanadensiskt forskningsnätverk dedikerat till studiet av det föränderliga Arktis, i samband med det kanadensiska Arctic GEOTRACES-programmet, att studera kvicksilverets distributionsmönster tillsammans med andra spårämnen.

Vi tillbringade åtta veckor ombord på en isbrytare, CCGS Amundsen, där vi analyserade havsvattenprover som samlats in på olika djup längs en 5, 200 kilometer lång transekt som började i Labradorhavet i Nordatlanten, passerade genom den kanadensiska arktiska skärgården och fortsatte till Beauforthavet och Kanadabassängen i väster.

Våra resultat fann att koncentrationerna av totalt kvicksilver - oorganiskt kvicksilver plus metylkvicksilver - generellt sett är lägre i västra kanadensiska Arktis än i öster. Detta strider mot kvicksilvertrender som observerats hos marina djur.

Lager av förståelse

Metylkvicksilver, å andra sidan, visar mycket avslöjande distributionsmönster:dess koncentration är lägst vid havsytan, ökar till ett maximum på djup mellan 100 och 300 meter, och minskar sedan mot havets botten.

Detta mönster, där ett havslager under ytan är berikat med metylkvicksilver, har setts i andra hav. Det som gör vår upptäckt annorlunda är att det "metylkvicksilverberikade lagret" i Arktis förekommer på mycket grundare djup än någon annanstans.

Vi fann också att toppkoncentrationen av metylkvicksilver i det anrikade lagret i kanadensiska Arktis är högst i väster och lägst i öster, speglar kvicksilvertrenden hos marina djur.

Grymheten hos det metylkvicksilverberikade lagret är viktig, eftersom det ligger inom livsmiljön för djurplankton och andra organismer nära botten av näringsväven. Detta gör att metylkvicksilver lätt kan tas upp av dessa djur, och därefter biomagnifierad i däggdjur.

Så vi tror att vi har löst mysteriet:de högre kvicksilvernivåerna i marina djur i västra kanadensiska Arktis orsakas av högre koncentrationer av metylkvicksilver i grunda marina vatten.

Lång resa mot återhämtning

Under 2017, Minamatakonventionen om kvicksilver - en rättsligt bindande, globala fördrag som syftar till att minska kvicksilver i miljön – trädde i kraft. Kanada spelade en aktiv roll i förhandlingarna om fördraget och var bland de första nationerna att ratificera det.

Ändå antyder vår studie att det kommer att ta lång tid för kvicksilverhalterna i kanadensiska arktiska marina däggdjur att minska, även om konventionen är fullt genomförd. Återvinningen kommer att bero mycket på miljö- och klimatprocesser som de som omvandlar oorganiskt kvicksilver till metylkvicksilver.

Politiker och urbefolkningar i norr bör vara beredda på det långsiktiga behovet av att balansera fördelarna och riskerna med konsumtionen av havsmat.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.