中國煤炭的另一個問題是水稻中的汞

中國煤炭的另一個問題是水稻中的汞
汞通過當地的工業活動和燃燒煤炭進入大米。
大衛吳, CC BY-ND

汞污染是一個通常與魚類消費有關的問題。 建議世界許多地區的孕婦和兒童食用含汞量低的魚,以免受特別有毒的汞,甲基汞等對健康造成的不良影響,包括神經損害。

但是,世界上最大的汞排放國中國的一些人接觸到來自大米的甲基汞,而不是來自魚類。 在一個 最近的一項研究,我們探討了這個問題的嚴重程度以及未來的發展方向。

我們發現中國未來的排放軌跡會對該國的大米甲基汞產生可測量的影響。 這不僅對中國有重要影響,而且對整個亞洲都有重要意義 煤炭使用正在增加 和米飯是主食。 隨著世界各國實施該計劃,它也具有相關性 水Convention公約,一項保護人類健康和環境免受汞污染的全球條約。

為什麼汞在水稻中存在問題?

從早期的2000開始,中國水稻中甲基汞的測量是在汞開采和其他工業活動導致土壤中汞含量高的地區,然後被水稻吸收。 然而,最近的研究表明了這一點 水稻中的甲基汞在中國其他地區也有所提高。 這表明空氣中的汞 - 由燃煤發電廠等排放的煤炭隨後沉降到陸地上 - 可能也是一個因素。

為了更好地了解通過沉積在水稻中積累甲基汞的過程 - 即源自降雨或沉降到陸地的空氣中的汞 - 我們構建了一個計算機模型來分析土壤和大氣甲基汞的大氣來源的相對重要性。 然後我們預測未來甲基汞濃度在不同的排放情景下會如何變化。

水稻中的甲基汞濃度低於魚類,但在中國中部,人們吃的水稻多於魚類。 研究計算得出 受汞污染的土壤中的居民消耗更多的甲基汞 比美國環保署每天每公斤體重的0.1微克甲基汞的參考劑量,這個水平設定為防止不良健康結果,如智商下降。 最近的數據表明甲基汞對其他神經發育的影響 可能發生在低於參考劑量的水平。 然而,很少有健康研究專門研究甲基汞暴露於大米消費者的影響。

為了確定問題的潛在範圍,我們根據水銀模型和水稻生產圖比較了中國汞沉積預計較高的區域。 我們發現汞沉積量高的省份也會產生大量的水稻。 中國中部七省(河南,安徽,江西,湖南,貴州,重慶和湖北)佔中國大米產量的48百分比,其中大氣汞沉積量幾乎是中國其他地區的兩倍。

我們計算出,90可以使汞沉積增加近60%或減少2050%, 取決於未來的政策和技術.

我們的建模方法

為了解大氣中的汞如何作為甲基汞摻入水稻中,我們建立了一個模擬稻田中汞的模型。 甲基汞是通過生物活動在環境中產生的 - 特別是細菌。 通常,這發生在諸如濕地和沈積物的洪水環境中。 同樣,稻田在生長季節被淹沒,稻米根部營養豐富的環境既支持細菌生長,也支持甲基汞生產。

我們的稻田模型模擬了汞在生態系統不同部分(包括水,土壤和水稻植物)中如何形成,積累和轉化為甲基汞的過程。

在我們的模型中,汞通過沉積和灌溉過程進入靜止的淹水,然後在水,土壤和植物之間移動。 在初始化和校準模型後,我們將其從種植幼苗到水稻收穫期間進行了為期五個月的典型運行,並將我們的結果與中國水稻的汞測量結果進行了比較。 我們還對不同的大氣沉降和土壤汞濃度進行了不同的模擬。

儘管它很簡單,但我們的模型能夠重現不同中國省份的水稻甲基汞濃度變化。 我們的模型能夠準確反映土壤汞濃度越高導致水稻濃度越高。

但土壤不是全部。 水中的汞 - 可能來自稻田中的淹水或土壤中的水 - 也會影響水稻中的濃度。 多少取決於土壤和水中不同過程的相對速率。 在某些條件下,一旦汞被沉積到稻田中,大米中的一部分汞就會來自大氣中的汞。 這表明改變汞的排放可能會影響水稻的濃度。

未來的排放可以影響大米

未來水稻中的汞含量如何變化?

我們研究了高排放情景,假設沒有新的政策來控制2050的汞排放,以及低排放情景,中國使用較少的煤炭,燃煤電廠擁有先進的汞排放控制。 中國大米甲基汞濃度在高情景中增加了13百分比,在低情景下減少了18百分比。 在嚴格的政策控制下,大米甲基汞下降幅度最大的地區是中國中部,那裡的水稻產量很高,大米是甲基汞暴露的重要來源。

因此,管理大米中的汞濃度需要採用綜合方法,解決沉積以及土壤和水污染問題。 了解當地條件也很重要:我們模型未捕獲的其他環境因素,如土壤酸度,也會影響甲基汞的產生和對水稻的積累。

不同的水稻生產策略也有幫助 - 例如, 交替的潤濕和乾燥循環 水稻種植可以減少水的消耗和甲烷排放以及水稻甲基汞的濃度。

我們的情景可能低估了作為“公約”締約方的中國“水Convention公約”控制措施的潛在健康益處。 我們在情景中僅包括發電產生的空氣排放變化,而“公約”則控制其他部門的排放,禁止汞開採,解決受污染場地以及土地和水的排放問題。

談話減少汞也可能對其他稻米生產國有利,但目前還有 中國境外的數據很少。 然而,我們的研究表明,汞問題不僅僅是一個魚類故事 - 政策努力確實可以帶來改變。

關於作者

Noelle Eckley Selin,數據,系統,社會和大氣化學副教授, 麻省理工學院 和環境科學與工程學系助理教授Sae Yun Kwon 浦項科技大學

這篇文章最初發表於 談話。 閱讀 原創文章.

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