Medan vulkaner och skogsbränder släpper ut kvicksilver, de är relativt små källor jämfört med förbränning av kol, olja, och andra bränslen. Kvicksilver är giftigt. Mikrober förvandlar kvicksilver till ett nervgift som kallas metylkvicksilver. De förvandlar också nervgiftet tillbaka till oorganiskt kvicksilver. För att förutsäga nivåerna av oorganiskt kvicksilver och metylkvicksilver i miljön, forskare behöver veta hur snabbt mikrober agerar. Med hjälp av nya experiment och omanalyser av tidigare experiment, forskare utvecklade en modell som beskriver produktionen av metylkvicksilver över tid. Den nya modellen tar hänsyn till konkurrerande processer och resulterar i snabbare produktionstakt än tidigare beräknat.

Med den nya modellen, forskare kan simulera produktion och transport av metylkvicksilver. Modellen visar att produktionen av metylkvicksilver sannolikt är mycket större än nuvarande uppskattningar. Varför spelar detta någon roll? Metylkvicksilver har negativa effekter på små barn och embryon under utveckling. Bättre förutsägelse av kvicksilverhalter hjälper experter att skydda människor och miljö.

Kvicksilver är ett giftigt grundämne som förekommer naturligt och som en antropogen förorening i miljön. Neurotoxinet monometylkvicksilver (MMHg) är ett särskilt problem eftersom det biomagnifierar i vattenmiljöer och har negativa utvecklingseffekter på små barn och embryon under utveckling. MMHg bildas i miljön från oorganiskt kvicksilver genom inverkan av mikroorganismer i en process som kallas kvicksilvermetylering. På grund av dess toxicitet, forskare har försökt, flera gånger, att mäta kvicksilvermetylering och MMHg-demetyleringshastigheter i olika miljöer med olika resultat. Även i laboratorieförsök, hastigheter för metylering av kvicksilver till MMHg uppvisar ofta kinetik som inte överensstämmer med första ordningens kinetiska modeller. I en ny studie, forskare från Oak Ridge National Laboratory använde tidsupplösta mätningar av filterpasserande kvicksilver och MMHg under metylerings-/demetyleringsanalyser, och de analyserade om tidigare analyser. Sedan använde de en multi-site kinetisk sorptionsmodell för att visa att konkurrerande kinetiska sorptionsreaktioner kan leda till uppenbar icke-första ordningens kinetik vid kvicksilvermetylering och MMHg-demetylering. Den nya modellen kan beskriva intervallet av beteenden för tidsupplösta metylerings-/demetyleringsdata som rapporterats i litteraturen, inklusive de som uppvisar icke-första ordningens kinetik. Dessutom, Teamet visade att om man försummar konkurrerande sorptionsprocesser kan det förvirra analyser av metylerings-/demetyleringsanalyser, vilket resulterar i uppskattningar av hastighetskonstant som är systematiskt låga partiska. Simuleringar av MMHg-produktion och -transport i en hypotetisk perifytonbiofilmsbädd illustrerar implikationerna av den nya modellen och visar att metylkvicksilverproduktionen kan skilja sig väsentligt från projicerad av enkelklassiga första ordningens modeller.