يدخل الزئبق الأرز من خلال الأنشطة الصناعية المحلية ومن خلال حرق الفحم. ديفيد وو, CC BY-ND

التلوث بالزئبق مشكلة عادة ما ترتبط باستهلاك الأسماك. وينصح النساء الحوامل والأطفال في العديد من أنحاء العالم بأكل أسماك منخفضة في الزئبق للحماية من الآثار الصحية الضارة ، بما في ذلك الأضرار العصبية ، التي يشكلها شكل خاص من الزئبق السام ، وميثيل الزئبق.

لكن بعض الأشخاص في الصين ، وهم أكبر باعث للزئبق في العالم ، يتعرضون لميثيل الزئبق من الأرز أكثر مما هم من الأسماك. في دراسة حديثة، نحن استكشاف مدى هذه المشكلة وأي اتجاه يمكن أن تذهب في المستقبل.

وجدنا أن مسار الانبعاثات الصينية في المستقبل يمكن أن يكون لها تأثير ملموس على ميثيل الزئبق في البلاد. هذا له آثار هامة ليس فقط في الصين ولكن في جميع أنحاء آسيا ، أين استخدام الفحم آخذ في الازدياد والأرز هو الغذاء الرئيسي. كما أنها ذات صلة بتنفيذ الدول في جميع أنحاء العالم اتفاقية ميناماتاوهي معاهدة عالمية لحماية صحة الإنسان والبيئة من الزئبق.

لماذا يعتبر الزئبق مشكلة في الأرز؟

وكانت قياسات ميثيل الزئبق في الأرز في الصين من أوائل 2000s في المناطق التي أدى فيها استخراج الزئبق وغيره من الأنشطة الصناعية إلى مستويات عالية من الزئبق في التربة ثم تناولتها نباتات الأرز. ومع ذلك ، أظهرت الأبحاث الحديثة ميثيل الزئبق في الأرز مرتفعة أيضا في مناطق أخرى من الصين. وهذا يشير إلى أن الزئبق المنقولة في الهواء - المنبعثة من مصادر مثل محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم والتي تستقر بعد ذلك على الأرض - قد يكون أيضاً عاملاً.

ولتحقيق فهم أفضل لعملية تراكم ميثيل الزئبق في الأرز عن طريق الترسب - أي الزئبق الناشئ من الهواء الذي يمطر أو يستقر على الأرض - قمنا ببناء نموذج حاسوبي لتحليل الأهمية النسبية للتربة وموارد الغلاف الجوي لميثيل الزئبق في الأرز. ثم توقعنا كيف يمكن أن تتغير تركيزات ميثيل الزئبق في المستقبل في ظل سيناريوهات مختلفة للانبعاثات.

إن تركيزات ميثيل الزئبق في الأرز أقل من تلك الموجودة في الأسماك ، ولكن في وسط الصين ، يأكل الناس الكثير من الأرز أكثر من السمك. وقد حسبت الدراسات ذلك السكان في المناطق التي تحتوي على تربة ملوثة بالزئبق يستهلكون المزيد من ميثيل الزئبق من الجرعة المرجعية لوكالة حماية البيئة الأمريكية من ميثيل الزئبق 0.1 microgram لكل كيلوغرام من وزن الجسم في اليوم الواحد ، وهو مستوى معين للحماية من النتائج الصحية الضارة مثل انخفاض معدل الذكاء. البيانات الأخيرة تشير إلى أن الآثار العصبية النمائية الأخرى من ميثيل الزئبق قد يحدث عند مستويات أقل من الجرعة المرجعية. بيد أن دراسات صحية قليلة ، درست تأثيرات التعرض لميثيل الزئبق على مستهلكي الأرز تحديداً.

ولتحديد النطاق المحتمل للمشكلة ، قارنا بين المناطق في الصين التي يتوقع أن يكون فيها ترسب الزئبق مرتفعاً استناداً إلى نماذج الزئبق ، مع خرائط لإنتاج الأرز. وجدنا أن المقاطعات ذات ترسبات الزئبق العالية تنتج كميات كبيرة من الأرز. وتمثل سبع مقاطعات في وسط الصين (خنان ، وانهوي ، وجيانغشي ، وهونان ، وقويتشو ، وتشونغتشينغ ، وهوبي) نسبة 48 في المائة من إنتاج الأرز الصيني ، وتتلقى ما يقرب من ضعف ترسب الزئبق في الغلاف الجوي كبقية الصين.

حسبنا أن ترسب الزئبق يمكن أن يزيد تقريبًا بنسبة 90 في المائة أو الانخفاض بنسبة 60 في المائة بواسطة 2050 ، اعتمادا على السياسات والتكنولوجيات المستقبلية.

نهجنا النمذجة

لفهم كيفية دمج الزئبق من الغلاف الجوي في الأرز كميثيل الزئبق ، قمنا ببناء نموذج لمحاكاة الزئبق في حقول الأرز. يتم إنتاج ميثيل الزئبق في البيئة عن طريق النشاط البيولوجي - على وجه التحديد ، عن طريق البكتيريا. في كثير من الأحيان ، يحدث هذا في البيئات المغمورة مثل الأراضي الرطبة والرواسب. وبالمثل ، فإن حقول الأرز تظل مغمورة بالمياه خلال موسم النمو ، كما أن البيئة الغنية بالمغذيات التي أوجدتها جذور الأرز تدعم كلا من نمو البكتيريا وإنتاج ميثيل الزئبق.

يحاكي نموذجنا لمحصول الأرز كيفية تغير شكل الزئبق وتراكمه وتحويله إلى ميثيل الزئبق في أجزاء مختلفة من النظام الإيكولوجي ، بما في ذلك المياه والتربة ونباتات الأرز.

في نموذجنا ، يدخل الزئبق في المياه المتدفقة من خلال عمليات الترسيب والري ، ثم ينتقل بين الماء والتربة والنباتات. بعد تهيئة النموذج ومعايرته ، قمنا بتشغيله لمدة خمسة أشهر نموذجية من زراعة الشتلات إلى حصاد الأرز ومقارنة نتائجنا بقياسات الزئبق في الأرز من الصين. كما أجرينا عمليات محاكاة مختلفة مع ترسبات جوية مختلفة وتركيزات من الزئبق في التربة.

وعلى الرغم من بساطته ، تمكن نموذجنا من إعادة إنتاج كيفية تباين تركيزات ميثيل الزئبق في الأرز في مختلف المقاطعات الصينية. كان نموذجنا قادرا على التعبير بدقة عن كيفية زيادة تركيزات الزئبق في التربة إلى تركيزات أعلى في الأرز.

لكن التربة لم تكن القصة كلها. الزئبق من الماء - الذي يمكن أن يأتي من المياه المغمورة في حقول الأرز أو المياه الموجودة في التربة - يمكن أن يؤثر أيضًا على التركيزات في الأرز. يعتمد مقدار ذلك على المعدلات النسبية لعمليات مختلفة داخل التربة والماء. وفي بعض الظروف ، يمكن أن يأتي جزء من الزئبق في الأرز من الزئبق الموجود في الغلاف الجوي ، بمجرد أن يودع الزئبق في حقل الأرز. وهذا يشير إلى أن تغيير انبعاثات الزئبق يمكن أن يؤثر على التركيزات في الأرز.

الانبعاثات المستقبلية يمكن أن تؤثر على الأرز

كيف ستتغير معدلات الزئبق في الأرز في المستقبل؟

فحصنا سيناريو ارتفاع الانبعاثات ، الذي يفترض عدم وجود سياسات جديدة للتحكم في انبعاثات الزئبق بواسطة 2050 ، وسيناريو منخفض الانبعاثات ، حيث تستخدم الصين محطات أقل لتوليد الطاقة من الفحم والفحم لديها ضوابط متقدمة على انبعاثات الزئبق. زادت تركيزات ميثيل الزئبق الصينية المتوسطة بنسبة 13 في المئة في السيناريو المرتفع وانخفضت بنسبة 18 في المئة تحت السيناريو المنخفض. المناطق التي انخفض فيها ميثيل الزئبق في الأرز إلى أقصى حد تحت ضوابط صارمة للسياسات كانت في وسط الصين ، حيث كان إنتاج الأرز مرتفعاً والأرز مصدراً هاماً لتعرض ميثيل الزئبق.

ومن ثم ، فإن إدارة تركيزات الزئبق في الأرز تتطلب نهجا متكاملا ، يتصدى لكل من الترسيب وتلوث التربة والمياه. كما أن فهم الظروف المحلية مهم أيضاً: يمكن أن تؤثر العوامل البيئية الأخرى التي لم يكتشفها نموذجنا ، مثل حموضة التربة ، على إنتاج ميثيل الزئبق وتراكمه على الأرز.

يمكن أيضًا أن تساعد استراتيجيات إنتاج الأرز المختلفة - على سبيل المثال ، بالتناوب التبول ودورات التجفيف في زراعة الأرز يمكن أن يقلل من استهلاك المياه وانبعاثات الميثان وكذلك تركيزات ميثيل الزئبق في الأرز.

من المحتمل أن تقلّص سيناريوهاتنا الفوائد الصحية المحتملة لضوابط اتفاقية ميناماتا في الصين ، وهي طرف في الاتفاقية. إننا لا ندرج في سيناريوهاتنا سوى التغييرات في الانبعاثات الجوية الناتجة عن توليد الطاقة ، بينما تتحكم الاتفاقية في الانبعاثات من القطاعات الأخرى ، وتحظر استخراج الزئبق ، وتعالج المواقع الملوثة ، وإطلاقات الأراضي والمياه.

ويمكن أن يكون الحد من الزئبق مفيداً أيضاً للبلدان الأخرى المنتجة للأرز ، ولكن يوجد في الوقت الحاضر قليل من البيانات المتاحة خارج الصين. ومع ذلك ، تشير أبحاثنا إلى أن مشكلة الزئبق ليست مجرد قصة أسماك - وأن جهود السياسة يمكن أن تحدث فرقاً بالفعل.

عن المؤلفين

نويل إيكلي سيلين ، أستاذ مشارك في البيانات والأنظمة وكيمياء المجتمع والغلاف الجوي ، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وساي يون كوون ، أستاذ مساعد في قسم علوم وهندسة البيئة ، بوهانج جامعة العلوم والتكنولوجيا

تم نشر هذه المقالة في الأصل المحادثة. إقرأ ال المقال الأصلي.

كُتبٌ ذاتُ صِلَةٍ

at سوق InnerSelf و Amazon