A higany a rizst a helyi ipari tevékenységek és a szén égetése révén jutja el a rizsbe. David Woo, CC BY-ND

A higanyszennyezés általában a halfogyasztással kapcsolatos probléma. A terhes nőknek és gyermekeknek a világ számos részén tanácsos enni alacsony higanyú halakat, hogy megvédjék a higany különösen mérgező formájának, a metil-higanynak a káros egészségügyi hatásaitól, ideértve a neurológiai károkat is.

Néhány ember Kínában, amely a világ legnagyobb higanykibocsátója, a rizsből származó metil-higanynak sokkal kitéve, mint a halból. A nemrégiben készült tanulmány, megvizsgáltuk ennek a problémának a mértékét és annak irányát, amely a jövőben haladhat.

Megállapítottuk, hogy Kína jövőbeli kibocsátási pályája mérhető hatással lehet az ország rizs-metil-higanyára. Ennek fontos következményei vannak nemcsak Kínában, hanem Ázsia egész területén, ahol a szénfelhasználás növekszik és a rizs vágott étel. Az is releváns, mivel a világ minden országa végrehajtja a Minamata egyezmény, globális szerződés az emberi egészség és a környezet védelmére a higanytól.

Miért jelent problémát a higany a rizsben?

A rizsben lévő metil-higany mérését a 2000 korai szakaszában a rizsben azokon a területeken végezték, ahol a higanybányászat és más ipari tevékenységek magas higanyszinthez vezettek a talajban, amelyet aztán a rizsnövények vettek fel. A legújabb kutatások azonban azt mutatták A rizsben található metil-higany Kína más területein is megnövekedett. Ez arra utal, hogy a levegőben lévő higany - amelyet olyan források bocsátanak ki, mint a széntüzelésű erőművek, majd később a földre települnek - szintén tényező lehet.

Annak érdekében, hogy jobban megértsük a rizsben a metil-higany felhalmozódását a lerakódás során - azaz a levegőből származó higanyt, amely esik vagy kiülepül a földre - számítógépes modellt készítettünk a rizs metil-higany talaj- és légköri forrásainak relatív fontosságának elemzésére. Aztán előrevetítettük, hogy a jövőbeni metil-higanykoncentrációk hogyan változhatnak különböző kibocsátási forgatókönyvek esetén.

A rizsben a metil-higanykoncentráció alacsonyabb, mint a halban, ám Kína központjában az emberek sokkal több rizst esznek, mint a halat. A tanulmányok ezt kiszámították a higanyval szennyezett területeken élők több metil-higanyt fogyasztanak mint az amerikai EPA referencia-adagja 0.1 mikrogramm metil-higany / testtömeg-kilogramm / nap, egy olyan szint, amely megóvja a káros egészségügyi következményeket, például a csökkent IQ-t. A legfrissebb adatok azt sugallják, hogy a metil-higany egyéb neurodevelopmental hatásai is vannak előfordulhat a referencia-dózis alatt. Kevés egészségügyi tanulmány azonban megvizsgálta a metil-higanynak a rizsfogyasztóknak való kitettségét.

A probléma lehetséges terjedelmének meghatározása céljából összehasonlítottuk azokat a kínai területeket Kínában, ahol a higany lerakódása várhatóan magas lesz a higanymodellek alapján, a rizstermelés térképeivel. Megállapítottuk, hogy a magas higanytartalmú tartományok szintén jelentős mennyiségű rizst termelnek. Kína középső részének hét tartománya (Henan, Anhui, Jiangxi, Hunan, Guizhou, Chongqing és Hubei) adja a kínai rizstermelés 48 százalékát, és közel kétszer kapja meg a légköri higanylerakódást, mint Kína többi része.

Kiszámítottuk, hogy a higany lerakódása közel 90 százalékkal növekedhet, vagy 60 százalékkal csökkenhet 2050-kal, a jövőbeli politikáktól és technológiáktól függően.

Modellező megközelítésünk

Annak megértése érdekében, hogy a légkörből származó higany hogyan kerülhet be a rizsbe metil-higanyként, elkészítettünk egy modellt a rizs rizsföldekben található higany szimulálására. A metil-higanyt a környezetben biológiai aktivitás - pontosabban a baktériumok - termelik. Gyakran ez elárasztott környezetben, például vizes élőhelyekben és üledékekben fordul elő. Hasonlóképpen, a rizs rizsfőnövényeit elárasztják a növekedési időszakban, és a rizsgyökér által létrehozott tápanyagban gazdag környezet támogatja a baktériumok növekedését és a metil-higanytermelést.

A rizshántolatlan modellünk szimulálja, hogyan változik a higany az ökoszisztéma különböző részein, beleértve a vízben, a talajban és a rizsnövényeket, az ökoszisztéma különböző részeiben formálódik, felhalmozódik és metilhiganymá alakul át.

Modellünkben a higany leválasztási és öntözési eljárásokkal jut az állandó elárasztott vízbe, majd a víz, a talaj és a növények között mozog. A modell inicializálása és kalibrálása után azt a tipikus öt hónapos időtartamra futtattuk, a palánták ültetésétől a rizs betakarításáig, és eredményeinket összehasonlítottuk a kínai rizs higanytartalmának méréseivel. Különböző szimulációkat is végeztünk változó légköri lerakódásokkal és talajban lévő higanykoncentrációkkal.

Az egyszerűség ellenére modellünk képes volt reprodukálni, hogy a rizs metil-higany koncentrációi hogyan változnak a kínai tartományok között. Modellünk pontosan képes volt tükrözni, hogy a talajban lévő magasabb higanykoncentrációk miatt a rizs magasabb koncentrációkhoz vezettek.

De a talaj nem volt az egész történet. A vízből származó higany - amely a rizsbelső elárasztott vízéből vagy a talajban lévő vízből származhat - szintén befolyásolhatja a rizs koncentrációját. Mennyiség függ a talajban és a vízben zajló különféle folyamatok relatív sebességétől. Bizonyos körülmények között a rizsben lévő higany egy része a légkörben lévő higanyból származhat, miután a higanyt a rizshántra helyezték. Ez arra utalt, hogy a higanykibocsátás megváltoztatása potenciálisan befolyásolhatja a rizs koncentrációját.

A jövőbeni kibocsátások befolyásolhatják a rizst

Hogyan fog változni a rizs higanytartalma a jövőben?

Megvizsgáltuk a magas kibocsátású forgatókönyvet, amely nem feltételezi a 2050 által a higanykibocsátás ellenőrzésére szolgáló új politikák alkalmazását, valamint az alacsony kibocsátású forgatókönyvet, amikor Kína kevesebb szenet használ, és a széntüzelésű erőművek fejlett higanykibocsátás-ellenőrzéssel rendelkeznek. A közép kínai rizs metil-higanykoncentrációja 13 százalékkal nőtt a magas forgatókönyvnél, és az alacsony forgatókönyvnél 18 százalékkal csökkent. Azok a régiók, ahol a rizs-metil-higany szigorú politikai ellenőrzés alatt esett vissza a legjobban, Kína központjában voltak, ahol a rizstermelés magas, és a rizs a metil-higany expozíciójának fontos forrása.

A rizs higanykoncentrációjának kezelése tehát integrált megközelítést igényel, amely foglalkozik mind a lerakódásokkal, mind a talaj és a víz szennyezésével. A helyi feltételek megértése szintén fontos: A modellünkben nem szereplő egyéb környezeti tényezők, például a talaj savassága, szintén befolyásolhatják a metil-higanytermelést és a rizsbe történő felhalmozódást.

Különböző rizstermelési stratégiák szintén segíthetnek - például váltakozó nedvesítési és szárítási ciklusok a rizstermesztésben csökkentheti a vízfogyasztást és a metánkibocsátást, valamint a rizs metil-higanykoncentrációját.

A forgatókönyveink valószínűleg alábecsülik a Minamata Egyezmény ellenőrzéseinek potenciális egészségügyi előnyeit Kínában, amely az Egyezmény részes fele. A forgatókönyvekbe csak az energiatermelésből származó levegőkibocsátás változásait vesszük figyelembe, míg az egyezmény szabályozza a többi ágazatból származó kibocsátásokat, megtiltja a higanybányászat működését, a szennyezett helyek, valamint a talaj és a víz kibocsátásainak kezelését.

A higanytartalom csökkentése más rizstermelő országok számára is hasznos lehet, de jelenleg vannak kevés adat áll rendelkezésre Kínán kívül. Kutatásaink azonban azt sugallják, hogy a higany problémája nem csupán hal története - és hogy a politikai erőfeszítések valóban változást hozhatnak.

A szerzőkről

Noelle Eckley Selin, az adat, a rendszerek, a társadalom és a légköri kémia docens, Massachusetts Institute of Technology és Sae Yun Kwon, a Környezettudományi és Mérnöki Tanszék adjunktusa, Pohang Tudományos és Technológiai Egyetem

Ezt a cikket eredetileg közzétették A beszélgetés. Olvassa el a eredeti cikk.

Kapcsolódó könyvek

at InnerSelf Market és Amazon