Kvicksilver är ett otroligt envist gift. När det väl släpps ut från skorstenar i koleldade kraftverk, bland andra källor, gasen kan driva genom atmosfären i upp till ett år innan den sätter sig i hav och sjöar. Det kan sedan ackumuleras i fisk som giftigt metylkvicksilver, och så småningom skada de människor som konsumerar fisken.

Vad mer, kvicksilver som tidigare släppts ut kan faktiskt återinträda i atmosfären genom avdunstning. Dessa "legacy emissions" kan driva och deponeras någon annanstans, sätter igång en cykel där en växande pool av giftigt kvicksilver kan cirkulera och förorena miljön i årtionden eller till och med århundraden.

En ny MIT-studie visar att de längre länderna väntar med att minska kvicksilverutsläppen, ju mer äldre utsläpp kommer att ackumuleras i miljön, och desto mindre effektiva kommer eventuella utsläppsreducerande åtgärder att vara när de så småningom implementeras.

I en artikel publicerad i tidskriften Miljövetenskap och teknik , forskare har funnit att för vart femte år som länder dröjer med att minska utsläppen av kvicksilver, effekten av eventuella politiska åtgärder kommer att minska med 14 procent i genomsnitt. Med andra ord, för vart femte år som länder väntar med att minska utsläppen av kvicksilver, de måste implementera policyer som är 14 procent strängare för att uppfylla samma minskningsmål.

Forskarna fann också att avlägsna regioner sannolikt kommer att drabbas mest av eventuella förseningar i kvicksilverkontroller. Kvicksilverföroreningen i dessa regioner kommer bara att öka, mestadels från uppbyggnaden av äldre utsläpp som har rest dit och fortsätter att cykla genom och förorena sina miljöer.

"Det övergripande budskapet är att vi måste vidta åtgärder snabbt, " säger studieförfattaren Noelle Selin, docent vid MIT:s Institute for Data Systems and Society och Department of Earth, Atmosfärisk, och planetvetenskap. "Vi kommer att ha att göra med kvicksilver under lång tid, men vi skulle kunna hantera mycket mer av det ju längre vi försenar kontrollerna."

Global försening

Minamatakonventionen, ett internationellt fördrag med 101 parter inklusive USA, trädde i kraft i augusti 2017. Fördraget representerar ett globalt åtagande att skydda människors hälsa och miljön genom att minska utsläppen av kvicksilver från antropogena källor. Fördraget kräver att länder kontrollerar utsläpp från specifika källor, som koleldade kraftverk, som står för ungefär en fjärdedel av världens kvicksilverutsläpp. Andra källor som tas upp i fördraget inkluderar kvicksilver som används i hantverksmässig och småskalig guldbrytning, produktion av icke-järnmetaller, och cementproduktion.

När de utarbetade och utvärderade sina utsläppsminskningsplaner, Politiker använder vanligtvis modeller för att simulera mängden kvicksilver som skulle finnas kvar i atmosfären om vissa åtgärder vidtogs för att minska utsläppen vid källan. Men Selin säger att många av dessa modeller antingen inte tar hänsyn till äldre utsläpp eller så antar de att dessa utsläpp är konstanta från år till år. Dessa åtgärder träder inte heller i kraft direkt - fördraget uppmanar länder att vidta åtgärder så snart som möjligt, men dess krav för att kontrollera befintliga källor som koleldade kraftverk tillåter upp till 10 års fördröjning.

"Vad många modeller vanligtvis inte tar hänsyn till är att antropogena utsläpp matar framtida äldre utsläpp, " Säger Selin. "Så dagens antropogena utsläpp är morgondagens gamla utsläpp."

Forskarna misstänkte att om länder väntar med att genomföra sina utsläppskontrollplaner, detta kan resultera i ökningen av inte bara primära utsläpp från skorstenar, men också äldre utsläpp som tog sig tillbaka till atmosfären en andra gång.

"I verkligheten, när länder säger, 'vi vill minska utsläppen, det tar vanligtvis många år innan de faktiskt gör det säger Hélène Angot, studiens första författare och tidigare postdoc vid MIT. "Vi ville fråga, vad är konsekvenserna av att försena åtgärder när man tar hänsyn till äldre utsläpp."

Arvet av att vänta

Gruppen använde en kombination av två modeller:GEOS-Chem, en global atmosfärisk modell utvecklad vid MIT som simulerar transport av kemikalier i atmosfären runt om i världen; och en biogeokemisk cykelmodell som simulerar hur kvicksilver cirkulerar i fack som representerar global atmosfär, jord, och vatten.

Med denna modellkombination, forskarna uppskattade mängden äldre utsläpp som skulle produceras i någon region i världen, olika utsläppsminskande politiska tidslinjer. De antog ett scenario där länder skulle anta en policy för att minska de globala kvicksilverutsläppen med 50 procent jämfört med 2010 års nivåer. De simulerade sedan mängden kvicksilver som skulle deponeras i sjöar och hav, både från primära och äldre utsläpp, om en sådan policy försenades vart femte år, från 2020 till 2050.

Kortfattat, de fann att om länder skulle försena med fem, 10, eller 15 år, varje politik de skulle genomföra skulle ha 14, 28, eller 42 procent mindre påverkan, respektive, än om samma policy infördes omedelbart.

"Ju längre vi väntar, ju längre tid det tar att nå säkra nivåer av kontaminering, " säger Angot.

Fjärrkonsekvenser

Baserat på deras simuleringar, forskarna jämförde fyra regioner belägna på olika avstånd från antropogena källor:avlägsna områden i östra Maine; Ahmedabad, en av de största städerna i Indien, beläget nära två koleldade kraftverk; Shanghai, Kinas största stad, som har förhöjda kvicksilverkoncentrationer i atmosfären; och ett område i södra Stilla havet känt för sitt tonfiskfiske.

De fann att, proportionellt, förseningar i kvicksilveråtgärder fick större konsekvenser i de regioner som låg längst bort från någon antropogen kvicksilverkälla, såsom östra Maine – ett område som är hem för flera indianstammar vars försörjning och kultur delvis beror på de lokala fiskfångsterna.

Selin och Angot har samarbetat med medlemmar av dessa stammar, i ett partnerskap som etablerades av MIT:s Center for Environmental Health Sciences.

"Dessa samhällen försöker gå tillbaka till ett mer traditionellt sätt att leva, och de vill äta mer fisk, men de är kontaminerade, " säger Angot. "Så de frågade oss, 'När kan vi säkert äta så mycket fisk vi vill? När kan vi anta att kvicksilverhalterna kommer att vara tillräckligt låga så att vi kan äta fisk regelbundet?'"

För att svara på dessa frågor, teamet modellerade mängden fiskkontamination i östra Maine som kan uppstå från en uppbyggnad av äldre utsläpp om kvicksilverreducerande åtgärder försenas. Forskarna använde en enkel sjömodell, anpassad och tillämpad vid MIT i samarbete med kollegor vid Michigan Technological University, som simulerar hur kvicksilver cirkulerar genom en kolumn som representerar lager av atmosfären, en sjö, och sedimentet under. Modellen simulerar också hur kvicksilver omvandlas till metylkvicksilver, dess mer giftiga form som kan bioackumuleras i fisk.

"I allmänhet, vi fann att ju längre vi väntar på att minska de globala utsläppen, ju längre tid det tar att nå säkra koncentrationer av metylkvicksilver i fisk, " säger Angot. "I grund och botten, om du är långt borta [från någon antropogen kvicksilverkälla], du litar på alla andra. Alla länder måste minska utsläppen om man vill se en minskning av kontamineringen på en mycket avlägsen plats. Så det är därför vi behöver globala åtgärder."