De sjunkande kadaverna av fisk från vatten nära ytan levererar giftig kvicksilverförorening till de mest avlägsna och otillgängliga delarna av världens hav, inklusive den djupaste platsen av dem alla:de 36, 000 fot djupa Mariana Trench i nordvästra Stilla havet.

Och det mesta av detta kvicksilver började sin långa resa till djuphavsgravarna som atmosfäriska utsläpp från kolkraftverk, gruvdrift, cementfabriker, förbränningsugnar och andra mänskliga aktiviteter.

Det är två av de viktigaste slutsatserna från ett forskargrupp som leds av University of Michigan som analyserade kvicksilverets isotopiska sammansättning i fisk och kräftdjur som samlats i botten av två djuphavsgravar i Stilla havet. Teamet rapporterar sina resultat i en studie som är planerad att publiceras den 16 november Förfaranden från National Academy of Sciences .

"Micksilver som vi tror en gång hade varit i stratosfären är nu i den djupaste diket på jorden, "sa U-M miljögeokemist Joel Blum, huvudförfattare till PNAS paper och en professor vid U-M Institutionen för geo- och miljövetenskap.

"Det ansågs allmänt att antropogent kvicksilver huvudsakligen var begränsat till den övre 1, 000 meter från haven, men vi fann att medan en del av kvicksilvret i dessa djuphavsgravar har ett naturligt ursprung, det är troligt att det mesta kommer från mänsklig aktivitet."

Vid ett vetenskapligt möte i juni, Blums team och en kinesisk ledd forskargrupp rapporterade oberoende om detektering av kvicksilver som härrör från människor i djuphavsgrävningsorganismer.

De kinesiska forskarna, som publicerade sina fynd 7 juli i tidningen Naturkommunikation , drog slutsatsen att kvicksilvret kommer till djuphavsgravarna genom att åka på mikroskopiska partiklar av sjunkande organiskt material-inklusive avföringsmaterial och död plankton-som ständigt regnar ner från de övre haven.

Men i deras PNAS papper, Blum och hans kollegor föreslår att en mer trolig förklaring är att sjunkande nötkött från fisk som matas i övre havet levererar det mesta av kvicksilveret till skyttegravarna.

Varför spelar det någon roll om kvicksilver från djuphavsgraven kom från sjunkande fiskkroppar eller från det ständiga regnet av små bitar av detritus?

Eftersom forskare och beslutsfattare vill veta hur förändrade globala kvicksilverutsläpp kommer att påverka nivåerna som finns i skaldjur. Medan kvicksilverutsläppen har minskat de senaste åren i Nordamerika och Europa, Kina och Indien fortsätter att utöka sin användning av kol, och kvicksilverutsläpp i global skala stiger.

För att avgöra hur skaldjur sannolikt kommer att påverkas, forskare förlitar sig på globala modeller. Och att förfina dessa modeller kräver tydligast möjliga förståelse för hur kvicksilver kretsar i haven och mellan haven och atmosfären, enligt Blum.

"Ja, vi äter fisk som fångas på grundare vatten, inte från djuphavsgravar, " sade han. "Men, vi måste förstå kvicksilvrets cirkulation genom hela havet för att kunna modellera framtida förändringar i havet nära ytan."

Kvicksilver är ett naturligt förekommande grundämne, men fler än 2, 000 ton av det släpps ut i atmosfären varje år från mänskliga aktiviteter. Detta oorganiska kvicksilver kan färdas tusentals mil innan det deponeras på land- och havsytor, där mikroorganismer omvandlar en del av det till metylkvicksilver, en mycket giftig organisk form som kan ansamlas i fisk till nivåer som är skadliga för människor och vilda djur.

Effekter på människor kan innefatta skador på det centrala nervsystemet, hjärtat och immunsystemet. De utvecklande hjärnorna hos foster och små barn är särskilt sårbara.

I deras studie, Blum och hans kollegor analyserade den isotopiska sammansättningen av metylkvicksilver från vävnader hos snigelfiskar och kräftdjur som kallas amfipoder samlade på djup upp till 33, 630 fot i Mariana Trench i nordvästra Stilla havet, sydväst om Guam. Andra prover samlades på upp till 32 djup, 800 fot i Kermadec -diket i sydvästra Stilla havet, nordost om Nya Zeeland.

"Dessa prover var utmanande att skaffa, med tanke på skyttegravarnas stora djup och höga tryck, " sa studiens medförfattare Jeffrey Drazen, en oceanograf vid University of Hawaii. "Skyttegravarna är några av de minst studerade ekosystemen på jorden, och Mariana snigelfisken upptäcktes bara 2014."

Kvicksilver har sju stabila (icke -radioaktiva) isotoper, och förhållandet mellan de olika isotoperna ger en unik kemisk signatur, eller fingeravtryck, som kan användas som ett diagnostiskt verktyg för att jämföra miljöprover från olika platser.

Forskarna använde dessa fingeravtryckstekniker-varav många utvecklades i Blums laboratorium-för att avgöra att kvicksilveret från amfipoder och snigelfiskar med djuphavsgrav hade en kemisk signatur som matchade kvicksilveret från ett brett spektrum av fiskarter i centrala Stilla havet som matning på cirka 500 meters djup (1, 640 fot). Dessa centrala Stillahavsfiskar analyserades av Blum och hans kollegor under en tidigare studie.

På samma gång, de fann att kvicksilverets isotopiska sammansättning i sjunkande partiklar av detritus, leveransmekanismen som gynnas av det kinesiska teamet, matchar inte den kemiska signaturen av kvicksilver i grävorganismerna, enligt Blum och hans kollegor.

De drog slutsatsen att det mesta av kvicksilveret i skyttegravarna transporterades dit i slaktkroppar av fisk som matas i solbelysta nära ytvatten, där det mesta av kvicksilvret kommer från antropogena källor.

"Vi studerade dikets biota eftersom de lever på den djupaste och mest avlägsna platsen på jorden, och vi förväntade oss att kvicksilveret där nästan uteslutande skulle vara av geologiskt ursprung - det vill säga från djuphavsvulkaniska källor, " sa Blum. "Vårt mest överraskande fynd var att vi hittade kvicksilver i organismer från djuphavsgravar som visar bevis för sitt ursprung i havets solbelysta ytzon."

Antropogent kvicksilver kommer in i haven via regn, torr avsättning av vindblåst damm, och avrinning från floder och flodmynningar.

"Djuphavsgravar har betraktats som orörda ekosystem som inte är oroliga av mänsklig verksamhet. Men nyligen genomförda studier har funnit spår av antropogent bly, kol-14 från kärnvapentestning, och ihållande organiska föroreningar som PCB i organismer som lever i även den djupaste delen av havet, som är känd som hadalzonen, " sa Drazen.

De senaste kvicksilverfynden ger ännu ett exempel på mänskliga aktiviteter som påverkar näringsnäten i de mest avlägsna marina ekosystemen på jorden.

Titeln på studien är "kvicksilverisotoper identifierar havsnära kvicksilver i djuphavsdikebiota."