Mercurio entra nel riso attraverso attività industriali locali e carbone bruciante. David Woo, CC BY-ND

L'inquinamento da mercurio è un problema solitamente associato al consumo di pesce. Le donne incinte e i bambini in molte parti del mondo sono invitati a mangiare pesce a basso contenuto di mercurio per proteggersi dagli impatti negativi sulla salute, compresi i danni neurologici, posti da una forma particolarmente tossica di mercurio, il metilmercurio.

Ma alcune persone in Cina, il più grande emettitore di mercurio del mondo, sono esposte a più metilmercurio dal riso che dal pesce. In un recente studio, abbiamo esplorato la portata di questo problema e quale direzione potrebbe andare in futuro.

Abbiamo scoperto che la futura traiettoria delle emissioni della Cina può avere un'influenza misurabile sul metilmercurio del riso del paese. Ciò ha implicazioni importanti non solo in Cina ma in tutta l'Asia, dove l'uso del carbone è in aumento e il riso è un alimento base. È anche rilevante in quanto i paesi di tutto il mondo implementano il Convenzione Minamata, un trattato globale per proteggere la salute umana e l'ambiente dal mercurio.

Perché il mercurio è un problema nel riso?

Le misurazioni del metilmercurio nel riso in Cina dai primi 2000 si sono verificate in aree in cui l'estrazione del mercurio e altre attività industriali hanno portato a livelli elevati di mercurio nel terreno che è stato poi assorbito dalle piante di riso. Una ricerca più recente, tuttavia, lo ha dimostrato il metilmercurio nel riso è anche elevato in altre zone della Cina. Ciò suggerisce che anche il mercurio trasportato dall'aria - emesso da fonti come le centrali elettriche a carbone e successivamente insediamento sul terreno - potrebbe essere un fattore.

Per capire meglio il processo di accumulo di metilmercurio nel riso attraverso la deposizione - cioè il mercurio originato dall'aria che piove o si deposita sulla terra - abbiamo costruito un modello computerizzato per analizzare l'importanza relativa del suolo e delle fonti atmosferiche del metilmercurio del riso. Quindi abbiamo progettato come le future concentrazioni di metilmercurio potrebbero cambiare in diversi scenari di emissione.

Le concentrazioni di metilmercurio nel riso sono inferiori a quelle dei pesci, ma nella Cina centrale la gente mangia molto più riso del pesce. Gli studi hanno calcolato quello i residenti in aree con terreno contaminato da mercurio consumano più metilmercurio rispetto alla dose di riferimento dell'EPA statunitense di 0.1 microgrammi di metilmercurio per chilogrammo di peso corporeo al giorno, un livello impostato per proteggersi da esiti avversi sulla salute come diminuzione del QI. Dati recenti suggeriscono che altri impatti sullo sviluppo neurologico da metilmercurio potrebbe verificarsi a livelli inferiori alla dose di riferimento. Pochi studi sulla salute, tuttavia, hanno esaminato specificamente l'impatto dell'esposizione al metilmercurio ai consumatori di riso.

Per identificare la portata potenziale del problema, abbiamo confrontato le aree in Cina dove si prevede che il deposito di mercurio sia elevato sulla base di modelli di mercurio, con mappe della produzione di riso. Abbiamo trovato che le province con alta deposizione di mercurio producono anche notevoli quantità di riso. Sette province della Cina centrale (Henan, Anhui, Jiangxi, Hunan, Guizhou, Chongqing e Hubei) rappresentano il 48 per cento della produzione cinese di riso e ricevono quasi il doppio della deposizione atmosferica di mercurio nel resto della Cina.

Abbiamo calcolato che la deposizione di mercurio potrebbe aumentare di quasi il 90 o diminuire del 60 per cento di 2050, in base alle politiche e alle tecnologie future.

Il nostro approccio alla modellazione

Per capire come il mercurio dall'atmosfera potrebbe essere incorporato nel riso come metilmercurio, abbiamo costruito un modello per simulare il mercurio nelle risaie. Il metilmercurio viene prodotto nell'ambiente dall'attività biologica, in particolare dai batteri. Spesso, questo si verifica in ambienti allagati come le zone umide e i sedimenti. Allo stesso modo, le risaie vengono allagate durante la stagione di crescita e l'ambiente ricco di sostanze nutritive creato dalle radici del riso favorisce sia la crescita batterica che la produzione di metilmercurio.

Il nostro modello di risaia simula il modo in cui il mercurio si trasforma, si accumula e si converte in metilmercurio in diverse parti dell'ecosistema, compreso l'acqua, il suolo e le piante di riso.

Nel nostro modello, il mercurio penetra nell'acqua sommersa in piedi attraverso i processi di deposizione e irrigazione, per poi spostarsi tra acqua, suolo e piante. Dopo aver inizializzato e calibrato il modello, l'abbiamo eseguito per la tipica durata di cinque mesi dalla piantatura delle piantine alla raccolta del riso e confrontato i nostri risultati con le misurazioni del mercurio nel riso proveniente dalla Cina. Abbiamo anche condotto diverse simulazioni con diverse deposizioni atmosferiche e concentrazioni di mercurio nel suolo.

Nonostante la sua semplicità, il nostro modello è stato in grado di riprodurre il modo in cui le concentrazioni di metilmercurio del riso variano tra le diverse province cinesi. Il nostro modello è stato in grado di riflettere con precisione in che modo le maggiori concentrazioni di mercurio nel terreno hanno portato a concentrazioni più elevate nel riso.

Ma il terreno non era l'intera storia. Il mercurio dell'acqua, che può provenire dall'acqua allagata nelle risaie o dall'acqua contenuta nel terreno, può anche influenzare le concentrazioni nel riso. Quanto dipende dai tassi relativi dei diversi processi nel suolo e nell'acqua. Sotto certe condizioni, una parte del mercurio nel riso può venire dal mercurio nell'atmosfera, una volta che il mercurio viene depositato nella risaia. Questo ha suggerito che la modifica delle emissioni di mercurio potrebbe potenzialmente influenzare le concentrazioni nel riso.

Le emissioni future possono influenzare il riso

Come cambieranno i tassi di mercurio nel riso in futuro?

Abbiamo esaminato uno scenario ad alte emissioni, che non presuppone nuove politiche per il controllo delle emissioni di mercurio da parte di 2050 e uno scenario a basse emissioni, in cui la Cina utilizza meno carbone e centrali a carbone con controlli avanzati sulle emissioni di mercurio. Le concentrazioni di metilmercurio del riso cinese mediano sono aumentate del 13% nello scenario elevato e sono diminuite del 18% sotto lo scenario basso. Le regioni in cui il metilmercurio del riso è diminuito di più sotto severi controlli politici erano nella Cina centrale, dove la produzione di riso è elevata e il riso è un'importante fonte di esposizione al metilmercurio.

Gestire le concentrazioni di mercurio nel riso richiede quindi un approccio integrato, che tenga conto sia della deposizione che della contaminazione del suolo e dell'acqua. Anche la comprensione delle condizioni locali è importante: altri fattori ambientali non catturati dal nostro modello, come l'acidità del suolo, possono anche influenzare la produzione di metilmercurio e l'accumulo nel riso.

Diverse strategie di produzione del riso possono anche aiutare - per esempio, cicli alternati di bagnatura e asciugatura nella coltivazione del riso può ridurre il consumo di acqua e le emissioni di metano, nonché le concentrazioni di metilmercurio di riso.

I nostri scenari probabilmente sottovalutano i potenziali benefici per la salute dei controlli della Convenzione di Minamata in Cina, che è parte della Convenzione. Includiamo nei nostri scenari solo le variazioni delle emissioni atmosferiche derivanti dalla produzione di energia elettrica, mentre la Convenzione controlla le emissioni da altri settori, vieta l'estrazione di mercurio e affronta i siti contaminati e le emissioni di acqua e terra.

Ridurre il mercurio potrebbe anche essere vantaggioso per altri paesi produttori di riso, ma al momento ci sono pochi dati disponibili al di fuori della Cina. Tuttavia, la nostra ricerca suggerisce che il problema del mercurio non è solo una storia di pesci - e che gli sforzi politici possono davvero fare la differenza.

Riguardo agli Autori

Noelle Eckley Selin, professore associato di dati, sistemi, società e chimica atmosferica, MIT e Sae Yun Kwon, Assistant Professor presso la Division of Environmental Science & Engineering, Università di Scienza e Tecnologia di Pohang

Questo articolo è stato pubblicato in origine The Conversation. Leggi il articolo originale.

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