Klimaendringer påvirker miljøgifter

En ny målemetode har hjulpet forskere med å vise hvordan kvikksølv og organiske miljøgifter i jord forflytter seg ved høyere temperatur.

Av NIVAs forskere Luca Nizzetto og Katrine Borgå.

nizetto_borgaa.jpg
I KINA. Norske og kinesiske forskere har periodisk besøkt Dinghushan i Guangdong-provinsen sør i Kina. Her vurderer artikkelforfatterne Nizzetto og Borgå valg av feltområde.
Foto: Jun

Persistente – eller tungt nedbrytbare – organiske miljøgifter (POPer) og kvikksølv er allestedsnærværende. De transporteres med atmosfæren til områder langt fra kildene, og de finnes i nær sagt alle økosystemer og biomer i verden

Primær- og sekundærkilder

Grunnet deres løselighet i organiske faser akkumuleres POPer i organisk materiale i jord og sedimenter, i vegetasjon og i dyr. Hvis det skjer endringer i mengde og fordeling av den organiske fasen, for eksempelpå grunn av endringer i klima og arealbruk, vil dette føre til at POPer og kvikksølv kan bli frigitt tilbake til atmosfæren, hvor de vil være tilgjengelige for en omfordeling. POPer og kvikksølv har fysisk-kjemiske egenskaper som endres som funksjon av temperatur, og endringer i klimaet kan spille en viktig rolle i å bestemme miljøgiftenes bevegelse i miljøet.
 
Det er en stor og kostbar internasjonal innsats for å dempe utslipp av POPer til miljøet. Stockholmkonvensjonen om persistente organiske forurensninger under FNs miljøprogram (UNEP) regulerer POPer, og overvåking er en av de viktigste måtene å vurdere effektiviteten av internasjonale investeringer på. Stockholmkonvensjonen bruker luftprøver og melkeprøver fra mennesker for å vurdere medium- og langtidstrender av eksponering for miljøgifter. Men remobilisering av miljøgifter til luft fra sekundære kilder – som jord, sedimenter, vegetasjon og overflatevann – som inneholder historiske ladninger av POPer, bidrar til å komplisere vurderingen. En reduksjon i luftkonsentrasjoner av miljøgifter som resultat av stenging av direkte primærkilder kan bli kompensert av naturlig miljøresirkulering av gamle miljøgifter fra lagrene i miljøet.

Måling med nytt verktøy
Det er utfordrende å måle miljøgifter i bakgrunnsområder, siden konsentrasjonene ofte er svært lave. Det er spesielt vanskelig å spore bevegelse av POPer og kvikksølv mellom ulike komponenter av miljøet, som luft-jord-vegetasjon. Et av hovedmålene for forskningsprosjektet ExPoll (se faktaramme) var å utvikle et nytt verktøy for å anslå mengden av POPer og kvikksølv som omfordeles fra jord til luft på grunn av endringer i temperatur, nedbør og jordas innhold av organisk karbon. Vi i prosjektgruppen har derfor utviklet en enkel lavbudsjettsinnretning kalt Exchange Meter (EM) for å løse komplekse problemer. Exchange Meter trenger ikke strøm; det bare settes ut i studieområdet, og deretter må vi vente til prøveperioden er over, for eksempel én til to måneder.
 
EM er en åpen sylinder av metall eller glass, som har en rist med en absorbent for å fange opp miljøgiften; en passiv prøvetaker. For POPer bruker vi polyuretan som absorbent, en slags skumgummi, som tilsvarer det som billige madrasser er laget av. Over absorbenten legger vi et lag med et materiale som representerer skogbunnen, for eksempel en prøve av det øverste jordlaget. Dette materialet er tilsatt en liten mengde referansemateriale som er kjemisk merket for å skille det fra de miljøgiftene som er i miljøet. Mengden miljøgift og referansekjemikalier i prøven måles ved starten og slutten av prøveperioden, og differansen gir oss nyttig informasjon om fluksene av miljøgifter. Slik kan vi måle hvor mye miljøgifter fra luft som har blitt deponert i EM i løpet av prøveperioden, og hvor mye av det som var i EM, som har remobilisert til atmosfæren. Fra absorbenten kan vi i tillegg beregne hvor mye av miljøgiftene som har lekket ned fra jordlaget med vanntransport. Denne informasjonen koblet med data om ulike miljøvariabler, gjør at vi bedre kan forstå effekten av endringer i klima og biogeokjemi på mobilisering og fluks av kvikksølv og organiske miljøgifter.

Metoden i praksis
Vi testet vårt oppsett i en subtropisk skog og oppnådde (overraskende) svært tilfredsstillende resultater vedrørende effektivitet og usikkerhet rundt estimerte fluksberegninger. Vi kunne måle forskjellige flukser mellom ulike testforhold, som var viktig, siden EM skulle brukes til å analysere effekten av ulike klimarelaterte faktorer på utveksling av POP og kvikksølv mellom luft og overflate.
 
Resultatene omfatter ny kunnskap om forholdet mellom organisk materialsyntese og nedbrytning, som er klimakontrollerte prosesser, og remobilisering av miljøgifter. Vi har så langt funnet at mobilisering av miljøgifter i jord øker ved høyere temperatur, i tillegg til at remobilisering fra det organiske lageret øker når det organiske materialet degraderes. Tidligere var dette fenomenet bare beskrevet fra et teoretisk standpunkt, og det var en av hypotesene vi ønsket å belyse eksperimentelt.

Prosjektet er nå i sin avsluttende fase, der data tolkes og klargjøres for publikasjon. I denne forbindelse var en doktorgradsstudent og en forsker fra våre kinesiske samarbeidspartnere på forskningsopphold ved NIVA tidligere i år.

Denne artikkelen sto først på trykk i januar 2013 i bladet Klima,  som utgis av CICERO.

 
Sist oppdatert 20.02.2013