Studie: Ontbossing leidt wereldwijd tot meer kwikvervuiling | MIT-nieuws

Uit een nieuw onderzoek van MIT blijkt dat ongeveer 10 procent van de door de mens veroorzaakte kwikemissies in de atmosfeer elk jaar het gevolg zijn van mondiale ontbossing.

De vegetatie van de wereld, van de Amazone-regenwouden tot de savannes van Afrika bezuiden de Sahara, fungeert als een put die giftige verontreinigende stoffen uit de lucht verwijdert. Als het huidige tempo van de ontbossing echter onveranderd blijft of versnelt, schatten onderzoekers dat de netto kwikemissie zal blijven toenemen.

“We hebben een belangrijke bron van kwik over het hoofd gezien, vooral in de tropen”, zegt Ari Feinberg, voormalig postdoctoraal onderzoeker bij het Institute for Data, Systems, and Society (IDSS) en hoofdauteur van het onderzoek.

Het model van de onderzoekers laat zien dat het Amazone-regenwoud een bijzonder belangrijke rol speelt als opslagplaats voor kwik, en zo'n 30 procent van het mondiale landbekken voor zijn rekening neemt. Daarom zou het terugdringen van de ontbossing in het Amazonegebied een aanzienlijke impact kunnen hebben op het terugdringen van de kwikvervuiling.

Het team schat ook dat mondiale herbebossingsinspanningen de jaarlijkse opname van kwik met ongeveer 5 procent zouden kunnen verhogen. Hoewel dit belangrijk is, benadrukken onderzoekers dat herbebossing alleen geen vervanging mag zijn voor inspanningen om de vervuiling wereldwijd te bestrijden.

“Landen hebben veel moeite gedaan om de uitstoot van kwik terug te dringen, vooral de noordelijke geïndustrialiseerde landen, en om zeer goede redenen. Maar 10% van de mondiale antropogene bron is een groot deel, en er is potentieel dat dit nog groter zal zijn in de wereld. toekomst. [Addressing these deforestation-related emissions] “Het moet deel uitmaken van de oplossing”, zegt hoofdonderzoeker Noel Selin, professor bij IDSS en het Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences van MIT.

Feinberg en Selin worden op het artikel vergezeld door co-auteurs Martin Giskra, een voormalig Swiss National Science Foundation Ambizione Fellow aan de Universiteit van Bazel; Pasquale Borelli, professor aan de Universiteit van Roma Tre in Italië; en Jagannath Biswakarma, een postdoctoraal onderzoeker aan het Zwitserse Federale Instituut voor Aquatische Wetenschappen en Technologie. de papier Verschijnt vandaag op Milieuwetenschappen en technologie.

Mercury-modellering

De afgelopen decennia hebben wetenschappers zich over het algemeen geconcentreerd op het bestuderen van ontbossing als bron van de mondiale uitstoot van kooldioxide. Kwik, een sporenelement, heeft niet dezelfde aandacht gekregen, deels omdat de rol van de terrestrische biosfeer in de mondiale kwikcyclus pas onlangs beter gekwantificeerd is.

Plantenbladeren absorberen kwik uit de atmosfeer, op dezelfde manier waarop ze koolstofdioxide absorberen. Maar in tegenstelling tot koolstofdioxide speelt kwik geen essentiële biologische functie voor planten. Het kwik blijft grotendeels in het blad totdat het op de bosbodem valt, waar de grond het kwik absorbeert.

Kwik wordt een grote zorg voor de mens als het in waterlichamen terechtkomt, waar het door micro-organismen kan worden gemethyleerd. Vissen kunnen methylkwik, een krachtig neurotoxine, absorberen en bioaccumuleren via de voedselketen. Dit kan leiden tot gevaarlijke hoeveelheden methylkwik in door mensen gegeten vissen.

“In de bodem is kwik steviger gebonden dan wanneer het in de oceaan zou worden afgezet. Bossen vervullen een soort ecosysteemdienst, omdat ze “kwik voor langere tijd isoleren.”

Op deze manier verminderen bossen de hoeveelheid giftige methylkwik in de oceanen.

Veel onderzoeken naar kwik richten zich op industriële bronnen, zoals de verbranding van fossiele brandstoffen, kleinschalige goudwinning en het smelten van metalen. Een mondiaal verdrag, het Minamata-verdrag uit 2013, roept landen op om door de mens veroorzaakte uitstoot te verminderen. Er wordt echter niet rechtstreeks rekening gehouden met de gevolgen van ontbossing.

De onderzoekers lanceerden hun onderzoek om dat ontbrekende stukje op te vullen.

In hun eerdere werk bouwden ze een model om de rol te onderzoeken die planten spelen bij de opname van kwik. Met behulp van een reeks scenario's voor verandering van landgebruik hebben ze het model aangepast om de rol van ontbossing te bepalen.

Emissiebeoordeling

Dit chemische transportmodel traceert kwik vanaf de bronnen van zijn uitstoot tot waar het chemisch wordt omgezet in de atmosfeer en uiteindelijk naar de plaats waar het wordt afgezet, voornamelijk door regenval of opname in bosecosystemen.

Ze verdeelden het land in acht regio's en voerden simulaties uit om voor elke regio de emissiefactoren voor ontbossing te berekenen, waarbij rekening werd gehouden met elementen zoals het type en de dichtheid van de vegetatie, het kwikgehalte in de bodem en het historische landgebruik.

Voor sommige gebieden was het echter moeilijk om goede gegevens te verkrijgen.

Er ontbraken metingen uit tropisch Afrika of Zuidoost-Azië, twee regio's die te kampen hadden met aanzienlijke ontbossing. Om deze kloof te overbruggen, gebruikten ze eenvoudigere, offline modellen om honderden scenario's te simuleren, waardoor ze hun schattingen van potentiële onzekerheden konden verbeteren.

Ook ontwikkelden ze een nieuwe formule voor kwikemissies uit de bodem. Deze formule houdt rekening met het feit dat ontbossing het bladoppervlak verkleint, waardoor de hoeveelheid zonlicht die de grond raakt toeneemt en de uitstoot van kwikgassen uit de bodem wordt versneld.

Het model verdeelt de wereld in rastervierkanten van elk een paar honderd vierkante kilometer. Door landoppervlakte- en vegetatieparameters op specifieke vierkanten te variëren om ontbossing- en herbebossingscenario's weer te geven, kunnen onderzoekers de impact op de kwikcyclus vastleggen.

Over het geheel genomen ontdekten ze dat ongeveer 200 ton kwik in de atmosfeer wordt uitgestoten als gevolg van ontbossing, of ongeveer 10 procent van de totale door de mens veroorzaakte uitstoot. Maar in tropische en subtropische landen vertegenwoordigen de ontbossingsemissies een groter deel van de totale emissies. In Brazilië bedraagt ​​de uitstoot door ontbossing bijvoorbeeld 40 procent van de totale uitstoot als gevolg van menselijke activiteiten.

Bovendien steken mensen vaak branden aan om tropische bosgebieden voor te bereiden op landbouwactiviteiten, waardoor verdere emissies worden veroorzaakt door het vrijkomen van door planten opgeslagen kwik.

“Als ontbossing een land zou zijn, zou het het op een na hoogste uitstotende land zijn, na China, dat ongeveer 500 ton kwik per jaar uitstoot”, voegt Feinberg eraan toe.

Omdat de Minamata-conventie nu de primaire kwikemissies aanpakt, kunnen wetenschappers verwachten dat ontbossing in de toekomst een groter deel van de door de mens veroorzaakte uitstoot zal uitmaken.

“Beleid om bossen te beschermen of te kappen heeft onbedoelde effecten die hun doel te boven gaan”, zegt Selin. “Het is belangrijk om rekening te houden met het feit dat dit systemen zijn, dat er menselijke activiteiten bij betrokken zijn. om problemen op te lossen waarvan we al weten dat ze bestaan.”

Door deze eerste schatting te geven, hoopt het team verder onderzoek op dit gebied te inspireren.

In de toekomst willen ze meer dynamische aardsysteemmodellen in hun analyses opnemen, waardoor ze de opname van kwik interactief kunnen volgen en de tijdlijn voor hergroei van vegetatie beter kunnen modelleren.

“Dit artikel vertegenwoordigt een belangrijke vooruitgang in ons begrip van de mondiale kwikcyclus door een pad te identificeren dat al lang is voorgesteld maar nog niet gekwantificeerd. Veel van ons onderzoek tot nu toe heeft zich gericht op antropogene primaire emissies”, zegt Jackie Gerson, universitair docent bij het Department of Earth, herkomst – die rechtstreeks voortvloeien uit menselijke activiteit via de verbranding van steenkool of de verbranding van kwikgoud-amalgaam bij ambachtelijke en kleinschalige goudwinning.” en Milieuwetenschappen aan de Michigan State University, die niet bij dit onderzoek betrokken was. ” Dit onderzoek toont aan dat ontbossing ook kan leiden tot aanzienlijke kwikemissies en waarmee rekening moet worden gehouden in termen van mondiale kwikmodellen en landbeheerbeleid. Het heeft daarom het potentieel om ons vakgebied wetenschappelijk vooruit te helpen en om beleid te bevorderen dat de kwikuitstoot terugdringt door ontbossing.

Dit werk werd gedeeltelijk gefinancierd door de Amerikaanse National Science Foundation, de Swiss National Science Foundation en het Zwitserse Federale Instituut voor Aquatische Wetenschappen en Technologie.