Ртуть потрапляє в рис через місцеву промислову діяльність і через спалювання вугілля. Девід Ву, CC BY-ND

Забруднення ртуттю - проблема, яка зазвичай пов’язана із споживанням риби. Вагітним жінкам та дітям у багатьох куточках світу рекомендується їсти рибу з низьким вмістом ртуті для захисту від несприятливих впливів на здоров'я, включаючи неврологічні пошкодження, спричинені особливо токсичною формою ртуті, метиловою ртуттю.

Але деякі люди в Китаї, найбільший у світі випромінювач ртуті, стикаються з рисом більше метилової ртуті, ніж з риби. В Недавнє дослідження, ми дослідили ступінь цієї проблеми і в якому напрямку вона може піти в майбутньому.

Ми з'ясували, що майбутня траєкторія викидів Китаю може мати вимірний вплив на рисову метилову ртуть. Це має важливе значення не тільки для Китаю, але й для всієї Азії, де зростає використання вугілля а рис - основна їжа. Це також актуально, коли країни у всьому світі впроваджують цю програму Конвенцією Мінамата, глобальний договір про захист здоров'я людини та навколишнього середовища від ртуті.

Чому ртуть є проблемою в рису?

Вимірювання метилової ртуті в рисі в Китаї з початку 2000 проводилися в районах, де видобуток ртуті та інша промислова діяльність призводили до високого рівня ртуті в ґрунті, який потім зайняли рослини рису. Однак останні дослідження показали це метилової ртуті в рису також підвищено в інших районах Китаю. Це дозволяє припустити, що ртуть, що потрапляє у повітря, викидається джерелами, такими як електростанції, що працюють на вугіллі, і згодом осідає на суші - також може бути фактором.

Для кращого розуміння процесу накопичення метилової ртуті в рисі шляхом осадження - тобто ртуті, що виходить з повітря, яке випадає в атмосферу або осідає до суші - ми побудували комп'ютерну модель для аналізу відносної важливості ґрунтових та атмосферних джерел рисової метилової ртуті. Тоді ми прогнозували, як майбутні концентрації метилової ртуті можуть змінюватися в різних сценаріях викидів.

Концентрація метилової ртуті в рису нижча, ніж у рибі, але в центральному Китаї люди їдять набагато більше рису, ніж риби. Дослідження підрахували це мешканці районів із забрудненою ртуттю ґрунтом споживають більше метилової ртуті ніж порівняльна дозована доза EPA США з мікрограмом метилової ртуті 0.1 на кілограм маси тіла на добу, рівень, встановлений для захисту від несприятливих наслідків для здоров'я, таких як зниження IQ. Останні дані говорять про те, що інші метила ртуті впливають на інші нейророзвиваючі впливу може виникати при рівнях, що перевищують контрольну дозу. Однак декілька досліджень зі здоров’я вивчали вплив впливу метилової ртуті на споживачів рису.

Щоб визначити потенційну сферу проблеми, ми порівняли райони в Китаї, де очікується високе осадження ртуті на основі моделей ртуті, з картами виробництва рису. Ми виявили, що провінції з високим осадженням ртуті також дають значну кількість рису. Сім провінцій в центральному Китаї (Хенань, Аньхой, Цзянсі, Хунань, Гуйчжоу, Чунцін і Хубей) складають 48 відсотків виробництва китайського рису і отримують майже вдвічі більше атмосферного осадження ртуті, як і решта Китаю.

Ми підрахували, що осадження ртуті може збільшити майже 90 відсоток або зменшити на 60 відсотків на 2050, залежно від майбутньої політики та технологій.

Наш модельний підхід

Щоб зрозуміти, як ртуть з атмосфери може бути включена до рису в якості метилової ртуті, ми побудували модель для імітації ртуті в рисових рисах. Метил ртуть виробляється в навколишньому середовищі біологічною активністю - конкретно, бактеріями. Часто це трапляється в затоплених середовищах, таких як заболочені угіддя та осади. Аналогічно, рисові птахи піддаються затопленню протягом вегетаційного періоду, а середовище, багате поживними речовинами, створене корінням рису, підтримує як ріст бактерій, так і виробництво метилової ртуті.

Наша модель рису з рисом імітує, як ртуть змінює форму, накопичується та перетворюється на метил ртуть у різних частинах екосистеми, у тому числі у воді, грунті та рисових рослинах.

У нашій моделі ртуть потрапляє у стоячу підтоплену воду через процеси осадження та зрошення, а потім переміщується серед води, ґрунту та рослин. Після ініціалізації та калібрування моделі ми провели її протягом типової п’ятимісячної тривалості від посадки розсади до збору рису та порівняли наші результати з вимірюванням ртуті в рису з Китаю. Ми також проводили різні моделювання з різними атмосферними осадженнями та концентрацією ртуті в ґрунті.

Незважаючи на свою простоту, наша модель змогла відтворити, як концентрація рисової метилової ртуті змінюється в різних провінціях Китаю. Наша модель змогла точно відобразити, як більш високі концентрації ртуті в ґрунті призводили до підвищення концентрації в рисі.

Але ґрунт був не всією історією. Ртуть з води - яка може надходити із затопленої води в рисових рисах або води, що знаходяться в ґрунті - також може впливати на концентрації в рису. Скільки залежить від відносних темпів різних процесів у ґрунті та воді. За певних умов частина ртуті в рисі може надходити з ртуті в атмосферу, як тільки ця ртуть осідає на рисовій паді. Це дозволяє припустити, що зміна викидів ртуті може вплинути на концентрації в рису.

Майбутні викиди можуть впливати на рис

Як зміниться норма ртуті в рису в майбутньому?

Ми розглянули сценарій з високими викидами, який не передбачає нової політики щодо контролю викидів ртуті за допомогою 2050, і сценарій з низькими викидами, коли Китай використовує менше вугілля, а електростанції, що працюють на вугіллі, вдосконалили контроль за викидами ртуті. Середня концентрація метилової ртуті в китайському рисі за високим сценарієм зросла на 13 відсотків і зменшилась на відсотки 18 за низьким сценарієм. Регіони, в яких рисова метилова ртуть найбільше знизилася під жорстким політичним контролем, була в центральному Китаї, де виробництво рису є високим, а рис - важливим джерелом впливу метилової ртуті.

Таким чином, управління концентраціями ртуті в рисі вимагає комплексного підходу, який стосується як осадження, так і забруднення ґрунту та води. Розуміння місцевих умов також важливе: інші фактори навколишнього середовища, які не враховані нашою моделлю, такі як кислотність ґрунту, також можуть впливати на виробництво та накопичення метилової ртуті до рису.

Різні стратегії виробництва рису також можуть допомогти - наприклад, чергування циклів змочування та висихання при вирощуванні рису можна зменшити споживання води та викиди метану, а також концентрації метилової ртуті в рису.

Наші сценарії, ймовірно, недооцінюють потенційні переваги для охорони здоров'я в рамках Конвенції Мінамата в Китаї, яка є стороною Конвенції. Ми включаємо в наші сценарії лише зміни викидів в атмосферне повітря від виробництва електроенергії, тоді як Конвенція контролює викиди інших секторів, забороняє видобуток ртуті та стосується забруднених ділянок, а також викидів у землю та воду.

Зменшення ртуті також може бути корисним для інших країн, що виробляють рис, але в даний час вони є за межами Китаю мало даних. Однак наше дослідження дозволяє стверджувати, що проблема ртуті - це не лише історія риби - і що політичні зусилля дійсно можуть змінити значення.

Про авторів

Ноель Еклі Селін, доцент кафедри даних, систем та суспільства та хімії атмосфери, Массачусетський технологічний інститут та Сае Юн Квон, доцент кафедри екологічних наук та інженерії, Університет науки і технологій Поханг

Ця стаття була спочатку опублікована на Бесіда. Читати оригінал статті.

Суміжні книги

at InnerSelf Market і Amazon