Elohopea siirtyy riisiin paikallisen teollisen toiminnan kautta ja polttamalla hiiltä. David Woo, CC BY-ND

Elohopea saastuminen on ongelma, joka liittyy yleensä kalan kulutukseen. Raskaana oleville naisille ja lapsille monissa osissa maailmaa suositellaan, että ne syövät elohopeaa vähäisessä määrin suojellakseen haitallisia terveysvaikutuksia, mukaan lukien neurologiset vauriot, jotka aiheutuvat erityisen myrkyllisestä elohopean muodosta, metyylielohopeasta.

Mutta jotkut ihmiset Kiinassa, maailman suurin elohopeapäästö, altistuvat riisistä enemmän metyylielohopeaa kuin kaloista. Jonkin sisällä Tuoreen tutkimuksen, selvitimme tämän ongelman laajuuden ja mihin suuntaan se voisi mennä tulevaisuudessa.

Huomasimme, että Kiinan tulevalla päästökehityksellä voi olla mitattavissa oleva vaikutus maan riisin metyylielohopeaan. Tällä on merkittäviä vaikutuksia paitsi Kiinassa myös Aasiassa hiilen käyttö lisääntyy ja riisi on peruselintarvike. Se on myös merkityksellistä, sillä maailman maat toteuttavat Minamata yleissopimus, maailmanlaajuinen sopimus ihmisten terveyden ja ympäristön suojelemiseksi elohopealta.

Miksi elohopea on riisissä ongelma?

Varhaisista 2000-yhdisteistä peräisin olevien riisin metyylielohopean mittaukset Kiinassa olivat alueilla, joilla elohopean kaivostoiminta ja muut teolliset toimet johtivat korkeaan elohopeapitoisuuteen maaperässä, jonka riisikasvit ottivat sitten talteen. Tuoreempi tutkimus on kuitenkin osoittanut, että metyylielohopea riisissä on myös kohonnut muilla Kiinan alueilla. Tämä viittaa siihen, että myös sellaisten lähteiden kuten kivihiilivoimaloiden päästämä elohopea, jonka jälkeen se asettuu maahan, voi olla myös tekijä.

Jotta ymmärrettäisiin paremmin metyylielohopean kerääntymisprosessia riisissä laskeutumisen kautta - eli elohopeasta, joka on peräisin maasta sateesta tai laskeutuvasta ilmasta, rakennimme tietokonemallin, jolla analysoitiin riisin metyylielohopean maaperän ja ilmakehän lähteiden suhteellinen merkitys. Sitten ennustimme, miten metyylielohopean tulevaisuuden pitoisuudet voivat muuttua eri päästöskenaarioissa.

Metyylielohopean pitoisuudet riisissä ovat alhaisemmat kuin kaloissa, mutta Keski-Kiinassa ihmiset syövät paljon enemmän riisiä kuin kalat. Tutkimukset ovat laskeneet sen asukkaat, joilla on elohopeaa saastunut maa, kuluttavat enemmän metyylielohopeaa kuin Yhdysvaltain EPA: n 0.1-mikrogramman metyylielohopean vertailuannos ruumiinpainokiloa kohti päivässä, taso, joka on suojattu haitallisilta terveysvaikutuksilta, kuten IQ: n vähenemiseltä. Viimeaikaiset tiedot viittaavat siihen, että muut metyylielohopean neurodevelopmentaaliset vaikutukset saattaa esiintyä vertailiannoksen alapuolella. Harvat terveystutkimukset ovat kuitenkin tutkineet metyylielohopean altistumisen vaikutusta riisin kuluttajiin.

Ongelman mahdollisen laajuuden tunnistamiseksi verrattiin Kiinan alueita, joissa elohopean laskeuman odotetaan olevan suuria elohopeamallien ja riisintuotannon karttojen perusteella. Huomasimme, että maakunnissa, joissa elohopeapitoisuus on korkea, syntyy myös huomattavia määriä riisiä. Seitsemän maakuntaa Keski-Kiinassa (Henan, Anhui, Jiangxi, Hunan, Guizhou, Chongqing ja Hubei) muodostavat 48-prosentin kiinalaisen riisin tuotannon ja saavat lähes kaksinkertaisen elohopeapitoisuuden kuin muualla Kiinassa.

Laskimme, että elohopeapäällystys voi kasvaa lähes 90-prosentilla tai 60-prosenttiyksiköllä 2050: lla, riippuen tulevista politiikoista ja teknologioista.

Mallinnus

Jotta voisimme ymmärtää, miten ilmakehästä peräisin oleva elohopea voidaan sisällyttää riisiin metyylielohopeaan, rakensimme mallin elohopean simuloimiseksi riisityypeissä. Metyylielohopea tuotetaan ympäristössä biologisella aktiivisuudella - erityisesti bakteereilla. Tämä tapahtuu usein tulvissa ympäristöissä, kuten kosteikkoissa ja sedimenteissä. Samoin riisipehmoja pidetään tulvina kasvukauden aikana, ja riisin juuret luovat ravintoaineita, jotka tukevat sekä bakteerien kasvua että metyylielohopean tuotantoa.

Riisintyyppimallimme simuloi, miten elohopea muuttuu, kerääntyy ja muuttuu metyylielohopeaksi ekosysteemin eri osissa, myös vedessä, maaperässä ja riisikasveissa.

Mallissamme elohopea tulee pysyvään tulvaan veteen laskeutumis- ja kasteluprosesseilla ja siirtyy sitten veden, maaperän ja kasvien välillä. Mallin alustamisen ja kalibroinnin jälkeen suoritimme tyypillisen viiden kuukauden keston, kun istutettiin istutuksia riisin satoon ja vertaimme tuloksia Kiinan elohopean mittauksiin. Teimme myös erilaisia ​​simulointeja vaihtelevalla ilmakehän laskeumalla ja maaperän elohopeapitoisuuksilla.

Yksinkertaisuudesta huolimatta mallimme kykeni toistamaan riisin metyylielohopean pitoisuuksien vaihtelun eri Kiinan maakunnissa. Mallimme pystyi heijastamaan tarkasti, kuinka suuremmat maaperän elohopeapitoisuudet johtivat riisin suurempiin pitoisuuksiin.

Mutta maaperä ei ollut koko tarina. Vedestä peräisin oleva elohopea, joka voi olla peräisin riisipehmojen tulvista tai maaperässä pidettävästä vedestä, voi myös vaikuttaa riisin pitoisuuksiin. Kuinka paljon riippuu eri prosessien suhteellisesta määrästä maaperässä ja vedessä. Joissakin olosuhteissa osa riisissä olevasta elohopeasta voi olla peräisin elohopeasta ilmakehässä, kun elohopea on sijoitettu riisin paddyyn. Tämä viittasi siihen, että elohopean päästöjen muuttuminen saattaa vaikuttaa riisin pitoisuuksiin.

Tulevat päästöt voivat vaikuttaa riisiin

Miten elohopean hinnat riisissä muuttuvat tulevaisuudessa?

Tarkastimme korkean päästöskenaarion, jossa ei oteta käyttöön uutta politiikkaa, jolla valvotaan elohopeapäästöjä 2050in avulla, ja vähäpäästöinen skenaario, jossa Kiina käyttää vähemmän hiiltä ja hiilivoimaloita, on edennyt elohopeapäästöjen valvonnassa. Kiinan riisin metyylielohopean keskiarvot kasvoivat 13-prosentilla korkeassa skenaariossa ja pienenivät 18-prosentteina alhaisen skenaarion aikana. Alueet, joilla riisin metyylielohopea laski eniten tiukan poliittisen valvonnan alaisena, oli Keski-Kiinassa, jossa riisin tuotanto on korkea ja riisi on tärkeä metyylielohopeaaltistuksen lähde.

Elohopeapitoisuuksien hallinta riisissä edellyttää näin ollen integroitua lähestymistapaa, jossa käsitellään sekä laskeumia että maaperän ja veden saastumista. Myös paikallisten olosuhteiden ymmärtäminen on tärkeää: muut ympäristömuuttujat, joita mallimme ei sisällä, kuten maaperän happamuus, voivat vaikuttaa myös metyylielohopean tuotantoon ja kerääntymiseen riisiin.

Eri riisintuotantostrategiat voivat myös auttaa - esimerkiksi vuorottelevat kostutus- ja kuivausjaksot riisin viljelyssä voidaan vähentää veden kulutusta ja metaanipäästöjä sekä riisin metyylielohopean pitoisuuksia.

Skenaarioissamme arvioidaan todennäköisesti aliarvioivan Minamata-yleissopimuksen valvonnan mahdollisia terveyshyötyjä Kiinassa, joka on yleissopimuksen osapuoli. Otamme skenaarioissamme huomioon vain muutokset sähköntuotannossa syntyvissä ilmanpäästöissä, kun taas yleissopimus valvoo muiden alojen päästöjä, kieltää elohopean louhinnan ja käsittelee saastuneita alueita sekä maan ja veden päästöjä.

Elohopean vähentäminen voisi olla hyödyllistä myös muille riisintuottajille, mutta tällä hetkellä on olemassa muutamia tietoja Kiinan ulkopuolella. Tutkimuksemme viittaa kuitenkin siihen, että elohopean ongelma ei ole pelkkä kalan tarina - ja että poliittiset ponnistelut voivat todellakin vaikuttaa.

Tietoja kirjoittajista

Noelle Eckley Selin, tietojenkäsittelytieteen, järjestelmien ja yhteiskunnan professori sekä ilmakehän kemia, Massachusetts Institute of Technology ja Sae Yun Kwon, apulaisprofessori ympäristötieteiden ja tekniikan osastolta, Pohangin tiede- ja teknologiayliopisto

Tämä artikkeli julkaistiin alunperin Conversation. Lue alkuperäinen artikkeli.

Liittyvät kirjat

at InnerSelf Market ja Amazon