Kvikksølvsyklus i Arktis – dårlig nytt for mennesker og isbjørn
Kvikksølv i overflaten i arktiske strøk synker om vinteren. Straks kvikksølvet når havbunnen, kan det bli påvirket av bakterier som gjør om kvikksølvet til en giftig form.
Det siste tiåret har forskere lært mye om polarnatten. De har oppdaget alt fra hvordan smådyr beveger seg i vannmassene som respons på det svake månelyset, til sjøfugler som stuper ned i det beksvarte vannet for å fråtse i krill og selvlysende plankton.
Tidligere undersøkte ikke forskerne det som skjer i Arktis under mørketida fordi det er for vanskelige arbeidsforhold. Men det siste tiåret har forskere våget seg ut i dette miljøet og har kommet opp med overraskende funn. Norges isbryter «Kronprins Håkon» har siden 2017 vært et viktig redskap i forskningen. Foto: Robin Hjertenes
Men vi vet mindre om hvordan kjemien i det arktiske havvannet endrer seg under mørketida. I en fersk artikkel i Nature Geoscience beskriver NTNU-forskere en overraskende trend som de har funnet. Kvikksølvnivåene i havet endrer seg nemlig om vinteren.
– Kvikksølvnivåene i Barentshavet sank med rundt 33 prosent fra sommer til vinter, sier doktorgradskandidat og førsteforfatter Stephen G. Kohler ved Institutt for kjemi.
- Les også: De tjuvlytter på hvaler i Arktis
De første vintermålingene av kvikksølv
Disse kvikksølvmålingene er de første som noen gang er gjennomført i arktiske farvann vinterstid. De ble utført som en del av Arven etter Nansen-prosjektet, et syvårig samarbeid mellom ti norske forskningsinstitusjoner.
Prosjektet omfatter flere studier av fysiologiske og biologiske aspekter ved Barentshavet til alle årstider. (Se faktaboks.)
Arven etter Nansen
- Arven etter Nansen er et samarbeidsprosjekt mellom ti norske forskningsinstitusjoner.
- Prosjektperiode: 2018–2023.
- Budsjett: 740 millioner kroner.
- Norges forskningsråd og Kunnskapsdepartementet finansierer 50 prosent av budsjettet, de deltakende institusjonene den andre halvparten.
- Flere enn 130 forskere fra de ulike institusjonene er involvert. I tillegg kommer doktorgradsstipendiater og postdoktorer, tilknyttede medlemmer og internasjonale samarbeidspartnere.
– Alt som vi har gjort og vet om Arktis til nå er basert fullstendig på når vi kunne dra dit, som stort sett har vært om sommeren, sier Kohler. – Det at vi nå har et øyeblikksbilde av det som skjer i mørketida om vinteren gir oss mer innsikt i hele kvikksølvsyklusen.
Problemet med kvikksølv
Det som skjer med kvikksølvnivåene i Arktis er viktig fordi et bestemt, giftig kvikksølvholdig kjemikalium, kalt metylkvikksølv, kan finne veien inn i næringskjedene, altså maten til ulike dyr.
Førsteforfatter Stephen Kohler samler inn prøver gjennom isen i Barentshavet. Foto: Christian Morel
Dette utgjør en risiko for dyr som er i toppen av næringskjedene, som isbjørner, og for urbefolkningen i nord som spiser forurenset fisk og seler som en vanlig del av dietten.
Men Kohler og kollegaene er interessert i mer fundamentale sider ved saken. De vil finne ut av de grunnleggende mekanismene som bestemmer hvordan kvikksølv beveger seg i arktiske farvann.
Kvikksølv fra menneskeskapte kilder transporteres til Arktis gjennom luft og i vann. En stor kilde til mennesketilført kvikksølv i atmosfæren kommer fra forbrenning av kull.
Kvikksølvet i atmosfæren kan deponeres på overflaten i Arktis på grunn av kjemiske reaksjoner med sollys. I tillegg finnes naturlige kvikksølvkilder som blant annet inkluderer erosjon fra land og smeltende permafrost der kvikksølvet kan havne i elvene.
Etter hvert som planeten blir varmere de kommende tiårene vil mer permafrost smelte, noe som vil løse ut mer kvikksølv til arktiske farvann. Dette gjør det viktig å forstå hvordan de ulike grunnstoffene oppfører seg i alle de ulike formene og gjennom året, sier Kohler.
Opp om sommeren, ned om vinteren
Kohler og kollegaene observerte høyere kvikksølvnivåer i overflatevannet om sommeren fordi sola er kommet og alt fra sjøis til elver har tint opp.
– Det er varmere om sommeren, så mer vann fra elvene strømmer ut i havet, samtidig som det er mer sollys. Derfor kommer mer kvikksølv ut i havet, sier Kohler.
Nicolas Sanchez, til høyre, gjør klar en spesiell innsamler av vannprøver som forskere tar for å studere kvikksølv og andre metallkonsentrasjoner i Barentshavet. Foto: Christian Morel
Da skulle du kanskje tro at kvikksølvnivåene holder seg stabile i den mørke og frosne vinternatten, siden tilførselen stopper. Men Kohler og kollegaene finner altså isteden er reduksjon på 33 prosent sammenlignet med sommeren. Det fikk dem til å lete etter en forklaring.
Mangan tar med kvikksølv ned
Postdoktor Nicolas Sanchez ved Institutt for kjemi er blant kollegaene som også målte nivåer av andre metaller i havvannet. Dette inkluderte jern og mangan.
De fant at nivåene av mangan også gikk ned om vinteren. I sjøvann kan mangan forme små partikler som kan tiltrekke seg kvikksølvet i vannet i en prosess som kalles «scavenging» på engelsk, og som ikke har noe norsk navn. Disse partiklene kan bli tunge nok til å synke til bunns i havet.
Forskerne foreslår at disse partiklene er årsaken til at kvikksølvet blir tatt med ned til dypere vann og til sedimenter på bunnen.
– «Scavenging» er når partiklene i grunnen bare tar tak i kvikksølvet i vannet og tar det med på reisen ned, sier Kohler.
Mens dette rett nok fjerner kvikksølv fra overflaten, betyr det samtidig at kvikksølvnivåene øker i sedimentene på havbunnen.
Mer giftig kvikksølv i framtida
Dette er altså ikke nødvendigvis gode nyheter, selv om det kan se sånn ut. Straks kvikksølvet når sedimentene på havbunnen, kan det bli påvirket av bakterier som lever der. Disse bakteriene kan gjøre om kvikksølvet til den giftige formen metylkvikksølv.
Forskerne må være ekstremt forsiktige så de ikke forurenser vannprøvene de samler inn for å studere ulike metaller. Her jobber førsteforfatter Stephen Kohler med prøvene mens han har på en spesiell beskyttelsesdrakt. Foto: Laura Kull
Dette betyr at enda mer av den giftige formen kan finne veien inn i næringskjedene i Arktis, forklarer Kohler.
– I framtida kan de økte temperaturene som klimaendringene føre til at mer kvikksølv løses ut fra de kvikksølvrike permafrostlagene om sommeren, sier Kohler. – Dette kvikksølvet kommer ut i havet fra elvene. Mer kvikksølv i overflatevannet gir mer kvikksølv som havner på havbunnen om vinteren. Dette igjen kan føre til at det dannes mer giftig metylkvikksølv i arktiske farvann, oppsummerer han.
Referanse: Kohler, S.G., Heimbürger-Boavida, LE., Petrova, M.V. et al. Arctic Ocean’s wintertime mercury concentrations limited by seasonal loss on the shelf. Nat. Geosci. (2022). https://doi.org/10.1038/s41561-022-00986-3
