En av världens mest fruktansvärda miljökatastrofer - kvicksilverförgiftning på 1950- och 60 -talet i Minamata, Japan - kan ha orsakats av en tidigare ostudierad form av kvicksilver som släpptes ut direkt från en kemisk fabrik, forskning från University of Saskatchewan (USask) har funnit.
"Genom att använda toppmoderna tekniker för att undersöka ett historiskt djurvävnadsprov från djur, vår forskning hjälper till att kasta nytt ljus över denna tragiska massförgiftning, "säger USask -professor Ingrid Pickering, Canada Research Chair in Molecular Environmental Science. "Kvicksilver kvarstår länge i naturen och färdas långa sträckor. Vår forskning hjälper till att förstå hur kvicksilver verkar i miljön och hur det påverkar människor."
Studien som undersökte vilka kvicksilverarter som skulle kunna vara ansvariga för Minamata -förgiftningen publicerades den 12 februari i tidskriften Miljövetenskap och teknik . Det förväntas leda till en bredare omvärdering av de kvicksilverarter som inte bara är ansvariga för Minamata-tragedin utan kanske också för andra organiska kvicksilverförgiftningsincidenter, som i Grassy Narrows, Ontario.
Kvicksilverhaltigt industriavfall från Chisso Corporation:s kemiska fabrik fortsatte att dumpas i Minamata Bay fram till 1968. Tusentals människor som intog kvicksilver genom att äta lokal fisk och skaldjur dog, och många fler visade symptom på kvicksilverförgiftning inklusive kramper och förlamning.
"Något som var okänt vid den tiden var att ofödda barn också skulle drabbas av de förödande effekterna av kvicksilverförgiftning, med många födda med svåra neurologiska tillstånd, "sade USask Ph.D. toxikologstudent Ashley James, tidningens första författare. "En mamma kan vara i huvudsak opåverkad av förgiftningen eftersom kvicksilveret i hennes kropp absorberades av det ofödda barnet."
Minamata -förgiftningen har betraktats som ett läroboksexempel på hur oorganiskt kvicksilver förvandlas till organiskt kvicksilver, och hur ett giftigt ämne förökar sig upp i näringskedjan till människor. I årtionden, det har antagits att mikroorganismer i lera och sediment i Minamata Bay hade omvandlat det giftiga oorganiska kvicksilvret från fabrikens avloppsvatten till en mycket mer dödlig organisk form som kallas metylkvicksilver, som riktar sig till hjärnan och annan nervvävnad. Denna förening antogs sprida sig till människor från att äta förorenad skaldjur.
Nyligen genomförda studier har antytt att metylkvicksilver i sig kan ha släppts ut direkt från Minamata -anläggningen.
Men USask-forskning-som involverar 60-åriga Minamata-kattvävnadsprover-har funnit att dessa antaganden kan vara felplacerade.
Med hjälp av en ny typ av spektroskopi och sofistikerade beräkningsmetoder, USask -forskarna har funnit att kattens hjärnvävnad huvudsakligen innehöll organiskt kvicksilver, motsäger tidigare fynd och antaganden. Teamets datormodellering kunde också förutsäga vilka typer av kvicksilveravfall som kemikaliefabriken sannolikt kommer att producera.
"Den mest troliga neurotoxiska kemiska formen av kvicksilver som släpptes ut från fabriken var varken metylkvicksilver eller oorganiskt kvicksilver, "sa Graham George, Canada Research Chair i röntgenabsorptionsspektroskopi och en expert på spektroskopi av giftiga tunga element vid USask's Toxicology Center och avdelningen för geologiska vetenskaper.
"Vi tror att det orsakades av en helt annan typ av organiskt kvicksilver som släpptes ut direkt från Chissofabriken vid Minamata i en redan dödlig kemisk form."
Katthjärnproverna från USask -studien kommer från ett experiment som utfördes av företagsläkaren i Chisso 1959 för att fastställa orsakerna till sjukdomen, som inte först var kopplad till industriell dumpning. Läkaren matade katter med industriavfallet och de visade snart symptom som liknar de sjuka byborna. Medan läkaren beordrades att stoppa sina experiment, han förvarade prover av hjärnvävnad från en av katterna.
USask-teamet har funnit att förmodningen till förgiftningen är alfa-mercuri-acetaldehyd, en kvicksilveravfallsprodukt från aldehydproduktion som inte tidigare identifierats.
"Det var denna art som mycket sannolikt förorenade Minamata Bay och därefter gav upphov till tragedin med Minamata -sjukdomen. Vi tror att detta var den dominerande kvicksilverarten i acetaldehydväxtavfallet. Mer arbete krävs för att undersöka molekylära toxikologi för dessa föreningar, att förstå hur de kan vara giftiga för människor, djur och miljö, sa George.
Forskargruppen på 12 medlemmar inkluderade forskare från USask, Stanford Synchrotron Radiation Lightsource vid Stanford University, Japanese National Institute for Minamata Disease, och avdelningen för miljömedicin vid University of Rochester.
Medan USask är hem för den kanadensiska ljuskällans synkrotron, det finns bara två synkrotroner i världen med den specialiserade utrustningen som behövs för det avancerade arbete som teamet gör med dessa värdefulla prover - en i Grenoble, Frankrike och den andra på Stanford.
USask -forskningen finansierades av Natural Sciences and Engineering Research Council, Canadian Institutes of Health Research, och Canada Foundation for Innovation.
De nya fynden sammanfaller med förnyat allmänintresse för tragedin på grund av den efterlängtade premiären den 21 februari vid Berlin International Film Festival för en ny film "Minamata" som har Johnny Depp som fotojournalist W. Eugene Smith vars arbete publicerade den förödande filmen effekterna av kvicksilverförgiftningen.
