Thủy ngân vào gạo thông qua các hoạt động công nghiệp địa phương và thông qua đốt than. David Woo, CC BY-NĐ

Ô nhiễm thủy ngân là một vấn đề thường liên quan đến tiêu thụ cá. Phụ nữ mang thai và trẻ em ở nhiều nơi trên thế giới nên ăn cá có hàm lượng thủy ngân thấp để bảo vệ chống lại các tác động xấu đến sức khỏe, bao gồm cả tổn thương thần kinh, do một dạng thủy ngân đặc biệt độc hại là methylmercury.

Nhưng một số người ở Trung Quốc, nơi phát ra thủy ngân lớn nhất thế giới, tiếp xúc với nhiều methylmercury từ gạo hơn là từ cá. Trong một nghiên cứu gần đây, chúng tôi đã khám phá mức độ của vấn đề này và nó có thể đi theo hướng nào trong tương lai.

Chúng tôi thấy rằng quỹ đạo phát thải trong tương lai của Trung Quốc có thể có ảnh hưởng có thể đo lường được đối với methylmercury của đất nước. Điều này có ý nghĩa quan trọng không chỉ ở Trung Quốc mà trên khắp châu Á, nơi sử dụng than ngày càng tăng và gạo là thực phẩm chính. Nó cũng có liên quan khi các nước trên thế giới thực hiện Ước Minamata, một hiệp ước toàn cầu để bảo vệ sức khỏe con người và môi trường khỏi thủy ngân.

Tại sao thủy ngân là một vấn đề trong gạo?

Các phép đo methylmercury trong lúa ở Trung Quốc từ những 2000 đầu tiên là ở những khu vực khai thác thủy ngân và các hoạt động công nghiệp khác dẫn đến mức thủy ngân cao trong đất sau đó được trồng bởi cây lúa. Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng methylmercury trong gạo cũng tăng ở các khu vực khác của Trung Quốc. Điều này cho thấy rằng thủy ngân trong không khí - được phát ra từ các nguồn như nhà máy nhiệt điện than và sau đó định cư trên đất liền - cũng có thể là một yếu tố.

Để hiểu rõ hơn về quá trình tích lũy methylmercury trong lúa thông qua quá trình lắng đọng - nghĩa là thủy ngân có nguồn gốc từ không khí mưa hoặc lắng xuống đất - chúng tôi đã xây dựng một mô hình máy tính để phân tích tầm quan trọng tương đối của đất và nguồn khí methylmercury trong khí quyển. Sau đó, chúng tôi dự đoán làm thế nào nồng độ methylmercury trong tương lai có thể thay đổi theo các kịch bản phát thải khác nhau.

Nồng độ methylmercury trong gạo thấp hơn so với cá, nhưng, ở miền trung Trung Quốc, người ta ăn nhiều gạo hơn cá. Các nghiên cứu đã tính toán rằng cư dân ở những vùng đất bị ô nhiễm thủy ngân tiêu thụ nhiều methylmercury so với liều tham chiếu 0.1 microgam methylmercury trên mỗi kg trọng lượng cơ thể mỗi ngày, một mức được thiết lập để bảo vệ chống lại các kết quả bất lợi cho sức khỏe như giảm IQ. Dữ liệu gần đây cho thấy các tác động phát triển thần kinh khác từ methylmercury có thể xảy ra ở mức dưới liều tham chiếu. Tuy nhiên, một số nghiên cứu về sức khỏe đã kiểm tra tác động của phơi nhiễm methylmercury đối với người tiêu dùng gạo.

Để xác định phạm vi tiềm năng của vấn đề, chúng tôi đã so sánh các khu vực ở Trung Quốc nơi có sự lắng đọng thủy ngân dự kiến ​​sẽ cao dựa trên các mô hình thủy ngân, với các bản đồ sản xuất lúa gạo. Chúng tôi thấy rằng các tỉnh có độ lắng thủy ngân cao cũng sản xuất một lượng gạo đáng kể. Bảy tỉnh ở miền trung Trung Quốc (Hà Nam, An Huy, Giang Tây, Hồ Nam, Quý Châu, Trùng Khánh và Hồ Bắc) chiếm tỷ lệ phần trăm sản xuất lúa gạo của Trung Quốc và nhận được gần gấp đôi lượng lắng đọng thủy ngân trong khí quyển như phần còn lại của Trung Quốc.

Chúng tôi đã tính toán rằng sự lắng đọng thủy ngân có thể tăng gần 90 phần trăm hoặc giảm phần trăm 60 của 2050, tùy thuộc vào chính sách và công nghệ trong tương lai.

Phương pháp mô hình hóa của chúng tôi

Để hiểu làm thế nào thủy ngân từ khí quyển có thể được kết hợp vào gạo dưới dạng methylmercury, chúng tôi đã xây dựng một mô hình để mô phỏng thủy ngân trong các cánh đồng lúa. Methylmercury được sản xuất trong môi trường bằng hoạt động sinh học - đặc biệt là vi khuẩn. Thông thường, điều này xảy ra trong môi trường ngập nước như vùng đất ngập nước và trầm tích. Tương tự, cánh đồng lúa được giữ ngập trong mùa sinh trưởng và môi trường giàu chất dinh dưỡng được tạo ra bởi rễ lúa hỗ trợ cả sự phát triển của vi khuẩn và sản xuất methylmercury.

Mô hình lúa gạo của chúng tôi mô phỏng cách thủy ngân thay đổi hình thành, tích lũy và chuyển đổi thành methylmercury ở các phần khác nhau của hệ sinh thái, bao gồm cả trong nước, đất và cây lúa.

Trong mô hình của chúng tôi, thủy ngân xâm nhập vào vùng nước ngập đứng thông qua quá trình lắng đọng và tưới tiêu, sau đó di chuyển giữa nước, đất và thực vật. Sau khi khởi tạo và hiệu chỉnh mô hình, chúng tôi đã thực hiện nó trong thời gian năm tháng điển hình từ trồng cây giống đến thu hoạch lúa và so sánh kết quả của chúng tôi với các phép đo thủy ngân trong lúa từ Trung Quốc. Chúng tôi cũng đã tiến hành các mô phỏng khác nhau với sự lắng đọng khí quyển và nồng độ thủy ngân trong đất khác nhau.

Mặc dù đơn giản, mô hình của chúng tôi đã có thể tái tạo cách thức nồng độ methylmercury gạo khác nhau giữa các tỉnh khác nhau của Trung Quốc. Mô hình của chúng tôi đã có thể phản ánh chính xác mức độ nồng độ thủy ngân trong đất cao hơn dẫn đến nồng độ lúa cao hơn.

Nhưng đất không phải là toàn bộ câu chuyện. Thủy ngân từ nước - có thể đến từ nước ngập trong cánh đồng lúa hoặc nước được giữ trong đất - cũng có thể ảnh hưởng đến nồng độ trong gạo. Bao nhiêu phụ thuộc vào tỷ lệ tương đối của các quá trình khác nhau trong đất và nước. Trong một số điều kiện, một phần thủy ngân trong gạo có thể đến từ thủy ngân trong khí quyển, một khi thủy ngân đó được lắng đọng vào thóc. Điều này cho thấy việc thay đổi khí thải thủy ngân có thể ảnh hưởng đến nồng độ trong gạo.

Khí thải trong tương lai có thể ảnh hưởng đến gạo

Tỷ lệ thủy ngân trong gạo sẽ thay đổi như thế nào trong tương lai?

Chúng tôi đã kiểm tra một kịch bản phát thải cao, trong đó giả định không có chính sách mới nào để kiểm soát phát thải thủy ngân bằng 2050, và kịch bản phát thải thấp, trong đó Trung Quốc sử dụng ít nhà máy nhiệt điện than và than có kiểm soát phát thải thủy ngân tiên tiến. Nồng độ methylmercury gạo trung bình của Trung Quốc tăng theo phần trăm 13 trong kịch bản cao và giảm phần trăm 18 theo kịch bản thấp. Các khu vực nơi methylmercury gạo giảm mạnh nhất dưới sự kiểm soát chính sách nghiêm ngặt là ở miền trung Trung Quốc, nơi sản xuất lúa gạo cao và gạo là một nguồn phơi nhiễm methylmercury quan trọng.

Do đó, việc quản lý nồng độ thủy ngân trong gạo đòi hỏi một cách tiếp cận tổng hợp, giải quyết cả sự lắng đọng và ô nhiễm đất và nước. Hiểu các điều kiện địa phương cũng rất quan trọng: Các yếu tố môi trường khác không được mô hình của chúng tôi nắm bắt, chẳng hạn như độ chua của đất, cũng có thể ảnh hưởng đến việc sản xuất và tích lũy methylmercury cho lúa.

Các chiến lược sản xuất lúa khác nhau cũng có thể giúp - ví dụ, xen kẽ ướt và chu kỳ sấy trong canh tác lúa có thể làm giảm tiêu thụ nước và khí thải metan cũng như nồng độ methylmercury của gạo.

Các kịch bản của chúng tôi có thể đánh giá thấp lợi ích sức khỏe tiềm tàng của các biện pháp kiểm soát Công ước Minamata ở Trung Quốc, là một bên tham gia Công ước. Chúng tôi bao gồm trong các kịch bản của chúng tôi chỉ thay đổi khí thải từ sản xuất điện, trong khi Công ước kiểm soát khí thải từ các ngành khác, cấm khai thác thủy ngân và giải quyết các địa điểm bị ô nhiễm và giải phóng đất và nước.

Giảm thủy ngân cũng có thể có lợi cho các nước sản xuất lúa gạo khác, nhưng hiện tại, có ít dữ liệu có sẵn bên ngoài Trung Quốc. Tuy nhiên, nghiên cứu của chúng tôi cho thấy vấn đề thủy ngân không chỉ là câu chuyện về cá - và những nỗ lực chính sách thực sự có thể tạo ra sự khác biệt.

Giới thiệu về tác giả

Noelle Eckley Selin, Phó Giáo sư Dữ liệu, Hệ thống, Xã hội và Hóa học Khí quyển, Viện Công nghệ Massachusetts và Sae Yun Kwon, Trợ lý Giáo sư tại Khoa Khoa học & Kỹ thuật Môi trường, Đại học Khoa học và Công nghệ Pohang

Bài viết này ban đầu được xuất bản vào Conversation. Đọc ban đầu bài viết.

Sách liên quan

at Thị trường InnerSelf và Amazon