ปรอทเข้าสู่ข้าวผ่านกิจกรรมอุตสาหกรรมในท้องถิ่นและผ่านการเผาไหม้ถ่านหิน เดวิดวู, CC BY-ND

มลพิษของปรอทเป็นปัญหาที่มักเกี่ยวข้องกับการบริโภคปลา หญิงตั้งครรภ์และเด็ก ๆ ในหลาย ๆ ส่วนของโลกได้รับคำแนะนำให้กินปลาที่มีปรอทต่ำเพื่อป้องกันผลกระทบต่อสุขภาพที่ไม่พึงประสงค์รวมถึงความเสียหายทางระบบประสาทซึ่งเกิดจากปรอทที่เป็นพิษโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมธิลเมอร์คิวรี่

แต่บางคนในประเทศจีนซึ่งเป็นผู้ปล่อยสารปรอทที่ใหญ่ที่สุดในโลกได้รับสารเมธิลเมอร์คิวรีจากข้าวมากกว่าปลา ใน ผลการศึกษาล่าสุดเราได้สำรวจขอบเขตของปัญหานี้และทิศทางที่จะไปในอนาคต

เราพบว่าวิถีการปล่อยมลพิษในอนาคตของจีนสามารถมีอิทธิพลต่อการวัดเมทิลเมอร์คิวรีของประเทศ สิ่งนี้มีนัยสำคัญไม่เพียง แต่ในประเทศจีนเท่านั้น แต่ยังครอบคลุมทั่วทั้งเอเชียด้วย การใช้ถ่านหินเพิ่มขึ้น และข้าวเป็นอาหารหลัก นอกจากนี้ยังเกี่ยวข้องกับประเทศต่างๆทั่วโลกที่ดำเนินการ Minamata ประชุมสนธิสัญญาระดับโลกเพื่อปกป้องสุขภาพของมนุษย์และสิ่งแวดล้อมจากสารปรอท

ทำไมปรอทถึงเป็นปัญหาในข้าว

การวัดเมทิลเมอร์คิวรี่ในข้าวในประเทศจีนจาก 2000s ในช่วงต้นนั้นอยู่ในพื้นที่ที่การขุดปรอทและกิจกรรมอุตสาหกรรมอื่น ๆ นำไปสู่ระดับปรอทสูงในดินที่ถูกนำขึ้นมาจากพืชข้าว อย่างไรก็ตามการวิจัยล่าสุดแสดงให้เห็นว่า เมธิลเมอร์คิวรี่ในข้าวยังสูงขึ้นในพื้นที่อื่น ๆ ของจีน. สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าปรอทในอากาศที่ปล่อยออกมาจากแหล่งต่าง ๆ เช่นโรงไฟฟ้าที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงและจากนั้นก็ตกลงสู่พื้นดิน - อาจเป็นปัจจัย

เพื่อทำความเข้าใจกระบวนการของการสะสมเมทิลเมอร์คิวรี่ในข้าวผ่านการสะสม - นั่นคือสารปรอทที่เกิดจากอากาศที่เกิดฝนตกหรือตกตะกอนลงสู่พื้นดิน - เราได้สร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์เพื่อวิเคราะห์ความสำคัญของดินและแหล่งบรรยากาศของเมธิลเมอร์คิวรี่ จากนั้นเราคาดการณ์ว่าความเข้มข้นของเมทิลเมอร์คิวรี่ในอนาคตสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างไรภายใต้สถานการณ์การปล่อยมลพิษที่แตกต่างกัน

ความเข้มข้นของเมทิลเมอร์คิวรี่ในข้าวต่ำกว่าในปลา แต่ในภาคกลางของจีนผู้คนกินข้าวมากกว่าปลา การศึกษาได้คำนวณว่า ผู้อยู่อาศัยในพื้นที่ที่มีดินปนเปื้อนปรอทใช้เมธิลเมอร์คิวรี่มากขึ้น กว่าปริมาณอ้างอิงของ US EPA ของ 0.1 microgram methylmercury ต่อกิโลกรัมของน้ำหนักตัวต่อวันซึ่งเป็นระดับที่กำหนดไว้เพื่อป้องกันผลลัพธ์ด้านสุขภาพที่ไม่พึงประสงค์เช่น IQ ที่ลดลง ข้อมูลล่าสุดชี้ให้เห็นว่าผลกระทบทางระบบประสาทอื่น ๆ จากเมธิลเมอร์คิวรี่ อาจเกิดขึ้นที่ระดับต่ำกว่าปริมาณอ้างอิง. อย่างไรก็ตามการศึกษาด้านสุขภาพเพียงไม่กี่ฉบับได้ตรวจสอบผลกระทบของการสัมผัสสารเมทิลเมอร์คิวรีต่อผู้บริโภคข้าวโดยเฉพาะ

เพื่อระบุขอบเขตของปัญหาที่อาจเกิดขึ้นเราเปรียบเทียบพื้นที่ในประเทศจีนซึ่งคาดว่าการสะสมของสารปรอทจะสูงตามแบบจำลองของปรอทกับแผนที่ของการผลิตข้าว เราพบว่าจังหวัดที่มีการสะสมสารปรอทสูงยังผลิตข้าวจำนวนมาก เจ็ดจังหวัดในภาคกลางของจีน (เหอหนานมณฑลอานฮุยเจียงซีหูหนานกุ้ยโจวฉงชิ่งและหูเป่ย) คิดเป็นร้อยละ 48 ของการผลิตข้าวจีนและได้รับการสะสมของสารปรอทในบรรยากาศเกือบสองเท่าของประเทศจีน

เราคำนวณว่าการสะสมปรอทสามารถเพิ่มขึ้นเกือบร้อยละ 90 หรือลดลงโดย 60 ร้อยละโดย 2050 ขึ้นอยู่กับนโยบายและเทคโนโลยีในอนาคต.

แนวทางการสร้างแบบจำลองของเรา

เพื่อให้เข้าใจถึงวิธีการที่ปรอทจากชั้นบรรยากาศเข้าสู่ข้าวในฐานะเมทิลเมอร์คิวรี่เราจึงสร้างแบบจำลองเพื่อจำลองปรอทในนาข้าว Methylmercury ผลิตในสิ่งแวดล้อมโดยกิจกรรมทางชีวภาพ - โดยเฉพาะจากแบคทีเรีย บ่อยครั้งสิ่งนี้เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มีน้ำท่วมเช่นพื้นที่ชุ่มน้ำและตะกอน ในทำนองเดียวกันนาข้าวจะถูกน้ำท่วมในช่วงฤดูปลูกและสภาพแวดล้อมที่อุดมด้วยสารอาหารที่สร้างโดยรากข้าวรองรับทั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียและการผลิตเมทิลเมอร์คิวรี่

แบบจำลองข้าวเปลือกของเราจำลองการเปลี่ยนแปลงของปรอทสะสมและแปลงเป็นเมทิลเมอร์คิวรี่ในส่วนต่าง ๆ ของระบบนิเวศรวมถึงในน้ำดินและพืชข้าว

ในแบบจำลองของเราปรอทจะเข้าสู่น้ำที่ท่วมขังผ่านกระบวนการสะสมและการชลประทานจากนั้นเคลื่อนย้ายไปมาระหว่างน้ำดินและพืช หลังจากเริ่มต้นและปรับเทียบโมเดลเราวิ่งเป็นระยะเวลาห้าเดือนโดยทั่วไปจากการปลูกต้นกล้าจนถึงการเก็บเกี่ยวข้าวและเปรียบเทียบผลการวัดปรอทในข้าวจากประเทศจีน นอกจากนี้เรายังทำการจำลองที่แตกต่างกันกับการสะสมของชั้นบรรยากาศและความเข้มข้นของปรอทในดิน

แม้จะมีความเรียบง่าย แต่แบบจำลองของเราสามารถทำซ้ำว่าความเข้มข้นของเมทิลเมอร์คิวรี่ข้าวแตกต่างกันอย่างไรในแต่ละจังหวัดของจีน แบบจำลองของเราสามารถสะท้อนถึงความเข้มข้นของปรอทในดินที่สูงขึ้นนำไปสู่ความเข้มข้นของข้าวที่สูงขึ้น

แต่ดินไม่ใช่เรื่องทั้งหมด ปรอทจากน้ำซึ่งมาจากน้ำท่วมในนาข้าวหรือน้ำที่ขังอยู่ในดินสามารถมีอิทธิพลต่อความเข้มข้นของข้าว ขึ้นอยู่กับอัตราสัมพัทธ์ของกระบวนการที่แตกต่างกันภายในดินและน้ำ ภายใต้เงื่อนไขบางประการปรอทบางส่วนในข้าวสามารถมาจากปรอทในชั้นบรรยากาศเมื่อปรอทถูกสะสมเข้าสู่ข้าวเปลือก สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงการปล่อยสารปรอทอาจส่งผลกระทบต่อความเข้มข้นของข้าว

การปล่อยมลพิษในอนาคตสามารถมีอิทธิพลต่อข้าว

ในอนาคตอัตราสารปรอทในข้าวจะเปลี่ยนไปอย่างไร

เราตรวจสอบสถานการณ์การปล่อยมลพิษสูงซึ่งไม่มีนโยบายใหม่ในการควบคุมการปล่อยปรอทโดย 2050 และสถานการณ์การปล่อยมลพิษต่ำซึ่งจีนใช้โรงไฟฟ้าถ่านหินและถ่านหินที่ใช้เชื้อเพลิงน้อยกว่ามีการควบคุมการปล่อยสารปรอทขั้นสูง ความเข้มข้นเมธิลเมอร์คิวรี่ข้าวของคนจีนเพิ่มขึ้นร้อยละ 13 ในสถานการณ์สูงและลดลงร้อยละ 18 ภายใต้สถานการณ์ต่ำ ภูมิภาคที่ข้าวเมทิลเมอร์คิวรี่ลดลงมากที่สุดภายใต้การควบคุมนโยบายที่เข้มงวดอยู่ในภาคกลางของจีนซึ่งการผลิตข้าวอยู่ในระดับสูงและข้าวเป็นแหล่งสำคัญของการสัมผัสเมธิลเมอร์คิวรี่

การจัดการความเข้มข้นของปรอทในข้าวจึงจำเป็นต้องมีวิธีการแบบบูรณาการที่อยู่ทั้งการสะสมและการปนเปื้อนของดินและน้ำ การทำความเข้าใจกับสภาพท้องถิ่นนั้นสำคัญเช่นกัน: ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมอื่น ๆ ที่ไม่ได้เป็นไปตามแบบจำลองของเราเช่นความเป็นกรดของดินสามารถส่งผลต่อการผลิตเมทิลเมอร์คิวรี่และการสะสมข้าว

กลยุทธ์การผลิตข้าวที่แตกต่างกันสามารถช่วยได้เช่น สลับเปียกและวงจรการอบแห้ง ในการปลูกข้าวสามารถลดการใช้น้ำและการปล่อยก๊าซมีเทนรวมถึงความเข้มข้นของเมทิลเมอร์คิวรี่ในข้าว

สถานการณ์ของเรามีแนวโน้มต่ำกว่าประโยชน์ด้านสุขภาพที่อาจเกิดขึ้นจากการควบคุมการประชุมมินามาตะในประเทศจีนซึ่งเป็นภาคีของอนุสัญญา เรารวมอยู่ในสถานการณ์ของเราเท่านั้นการเปลี่ยนแปลงในการปล่อยมลพิษทางอากาศจากการผลิตกระแสไฟฟ้าในขณะที่การประชุมควบคุมการปล่อยจากภาคอื่น ๆ ห้ามการขุดปรอทและที่อยู่ที่ปนเปื้อนและการปล่อยที่ดินและน้ำ

การลดสารปรอทอาจเป็นประโยชน์ต่อประเทศผู้ผลิตข้าวอื่น ๆ แต่ในปัจจุบันมี ข้อมูลน้อยมีอยู่นอกประเทศจีน. อย่างไรก็ตามการวิจัยของเราแสดงให้เห็นว่าปัญหาของสารปรอทไม่ได้เป็นเพียงเรื่องปลา - และความพยายามของนโยบายนั้นสามารถสร้างความแตกต่างได้

เกี่ยวกับผู้แต่ง

Noelle Eckley Selin, รองศาสตราจารย์ด้านข้อมูล, ระบบ, และสังคมและเคมีบรรยากาศ Massachusetts Institute of Technology และ Sae Yun Kwon ผู้ช่วยศาสตราจารย์กองวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี Pohang

บทความนี้ถูกเผยแพร่เมื่อวันที่ สนทนา. อ่าน บทความต้นฉบับ.

หนังสือที่เกี่ยวข้อง

at ตลาดภายในและอเมซอน