中国煤的另一个问题是水稻中的汞

中国煤的另一个问题是水稻中的汞
水银通过当地的工业活动和燃煤来进入大米。
David Woo, CC BY-ND

汞污染通常与鱼类消费有关。 建议世界许多地区的孕妇和儿童食用含汞量较低的鱼,以防止由汞,甲基汞等特别有毒的汞形成的不良健康影响,包括神经损伤。

但是中国这个世界上最大的汞排放国的一些人暴露在水稻中的甲基汞比他们从鱼中摄取的更多。 在一个 最近的一项研究,我们探讨了这个问题的严重程度以及未来的发展方向。

我们发现中国的未来排放轨迹可以对该国的甲基汞产生可测量的影响。 这不仅在中国而且在整个亚洲都具有重要意义 煤炭的使用正在增加 米饭是主食。 这也与世界各国实施该计划相关 水俣公约,这是一项保护人类健康和环境免受汞污染的全球条约。

为什么水稻是汞问题?

从早期的2000s测量中国水稻中的甲基汞是在汞矿开采和其他工业活动导致土壤中的汞含量很高的领域,然后由水稻植物吸收。 然而,最近的研究表明这一点 中国其他地区的水稻甲基汞含量也有所提高。 这表明空气中的水银 - 由燃煤电厂等来源排放,随后沉降在陆地 - 也可能是一个因素。

为了更好地了解水稻中甲基汞通过沉积的过程 - 也就是源自空气中的雨水或沉降在土地上 - 我们构建了一个计算机模型来分析水稻甲基汞的土壤和大气来源的相对重要性。 然后我们预测未来的甲基汞浓度在不同的排放情景下会如何变化。

水稻中甲基汞浓度低于鱼类,但在中国中部,人们吃的米数远远多于鱼。 研究已经计算出 汞污染土壤地区的居民消费更多的甲基汞 比美国环保局的0.1微克甲基汞每公斤体重每天的参考剂量要高,这是一个防止不良健康后果如IQ下降的水平。 最近的数据表明甲基汞对其他神经发育的影响 可能发生在参考剂量以下的水平。 然而,很少有健康研究专门检查了甲基汞暴露对大米消费者的影响。

为了确定问题的潜在影响范围,我们将中国汞污染预计汞含量高的地区与水稻生产地图进行了比较。 我们发现高汞沉积的省份也会产生大量的大米。 中国中部(河南,安徽,江西,湖南,贵州,重庆和湖北)的7个省占中国大米产量的48百分比,与中国其他地区相比,中国大陆的汞沉积量接近两倍。

我们计算出,90可以使汞沉积量增加近60百分比或减少2050百分比, 取决于未来的政策和技术.

我们的建模方法

为了理解大气中的汞如何作为甲基汞被纳入大米,我们建立了一个模拟稻田汞的模型。 甲基汞通过生物活性在环境中产生 - 特别是由细菌产生。 通常,这发生在诸如湿地和沉积物的淹水环境中。 同样,稻田在生长季节不断被淹,水稻根部营养丰富的环境同时支持细菌生长和甲基汞生产。

我们的稻田模型模拟了水银如何在生态系统的不同部分,包括水,土壤和水稻植物中形成,积累并转化为甲基汞。

在我们的模型中,水银通过沉积和灌溉过程进入水淹的水中,然后在水,土壤和植物之间移动。 在对模型进行初始化和校准之后,我们运行了从种植幼苗到水稻收获的典型的五个月的时间,并将我们的结果与来自中国的水稻中的汞测量结果进行了比较。 我们还通过不同的大气沉降和土壤汞浓度进行了不同的模拟。

尽管其简单性,我们的模型能够重现中国不同省份米甲基汞浓度的变化。 我们的模型能够准确地反映出土壤中汞浓度越高导致稻米浓度越高。

但土壤并不是整个故事。 水中的汞(可能来自稻田中的淹水或土壤中的水)也会影响水稻中的浓度。 多少取决于土壤和水中不同过程的相对比率。 在某些情况下,大米中的一部分汞可能来自大气中的汞,一旦水银沉积在稻田中。 这表明改变汞排放量可能会影响大米浓度。

未来的排放会影响大米

未来米饭中的汞含量如何变化?

我们研究了高排放情景,该情景假定2050没有新政策来控制汞排放,而低排放情景是中国使用较少的煤炭,而燃煤电厂已经推进了汞排放控制。 中等水平的中国大米甲基汞浓度在高情景中增加了13百分比,在低情景下减少了18百分比。 在严格的政策控制下,甲基汞水平下降最多的地区是中国中部,水稻产量高,水稻是甲基汞暴露的重要来源。

因此,管理大米中的汞浓度需要一个综合的方法,既要解决沉积问题又要解决土壤和水污染。 了解当地条件也很重要:我们模型未捕获的其他环境因素(如土壤酸度)也会影响甲基汞的产量和水稻的积累。

不同的稻米生产策略也可以提供帮助 - 例如, 交替润湿和干燥循环 在水稻种植中可以减少用水量和甲烷排放量以及大米甲基汞浓度。

我们的情景可能低估了“公约”缔约方中国“水Convention公约”控制带来的潜在健康益处。 在我们的情景中,只包括发电产生的空气排放变化,而“公约”控制来自其他部门的排放,禁止汞开采,并解决污染场地和土地和水的排放问题。

谈话减少汞对其他稻米生产国也可能是有益的,但目前存在 中国以外的数据很少。 但是,我们的研究表明,汞问题不仅仅是一个鱼的故事 - 而且这种政策努力确实可以有所作为。

作者简介

Noelle Eckley Selin,数据,系统和社会与大气化学副教授, 麻省理工学院 和环境科学与工程系助理教授Sae Yun Kwon, 浦项科技大学

这篇文章最初发表于 谈话。 阅读 原创文章.

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