تركيز الزئبق السام في الغلاف الجوي زاد 7 أضعاف بسبب الانبعاثات

زاد البشر من تركيز الزئبق السام في الغلاف الجوي بمقدار سبعة أضعاف منذ بداية العصر الحديث حوالي عام 1500 ميلادي، وفقًا لبحث جديد أجرته كلية جون بولسون للهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة هارفارد (SEAS) .

قام فريق البحث، بتطوير طريقة جديدة لتقدير دقيق لكمية الزئبق المنبعثة سنويًا من البراكين، وهي أكبر باعث طبيعي للزئبق، استخدم الفريق هذا التقدير- إلى جانب نموذج حاسوبي- لإعادة بناء مستويات الزئبق في الغلاف الجوي قبل الإنسان.

وقدر الباحثون، أنه قبل أن يبدأ الإنسان بضخ الزئبق في الغلاف الجوي، كان يحتوي في المتوسط على نحو 580 ميجاجراما من الزئبق، ومع ذلك، في عام 2015، قدرت الأبحاث المستقلة التي نظرت في جميع قياسات الغلاف الجوي المتاحة أن مخزون الزئبق في الغلاف الجوي كان حوالي 4000 ملج – أي ما يقرب من 7 مرات أكبر من الحالة الطبيعية المقدرة في هذه الدراسة.

وتشكل انبعاثات الزئبق البشرية الناتجة عن محطات الطاقة التي تعمل بالفحم، وحرق النفايات، والصناعة والتعدين الفارق.

وقال سندرلاند، أستاذ فريد كافلي للكيمياء البيئية وأستاذ علوم الأرض والكواكب،المؤلف الرئيسي للدراسة: “إن ميثيل الزئبق هو مادة سامة عصبية قوية تتراكم بيولوجيا في الأسماك والكائنات الحية الأخرى، بما في ذلك نحن”ـ “إن فهم دورة الزئبق الطبيعية الناجمة عن الانبعاثات البركانية يحدد هدفًا أساسيًا للسياسات الرامية إلى تقليل انبعاثات الزئبق، ويسمح لنا بفهم التأثير الكامل للأنشطة البشرية على البيئة.”

تحدي قياس الزئبق

التحدي المتمثل في قياس الزئبق في الغلاف الجوي هو أنه لا يوجد الكثير منه، على الرغم من تأثيره الكبير على صحة الإنسان، وفي المتر المكعب من الهواء، قد لا يوجد سوى نانوجرام من الزئبق، مما يجعل من المستحيل عملياً اكتشافه عبر الأقمار الصناعية، وبدلاً من ذلك، احتاج الباحثون إلى استخدام مادة كيميائية أخرى تنبعث جنبًا إلى جنب مع الزئبق كبديل، في هذه الحالة، استخدم الفريق ثاني أكسيد الكبريت، وهو مكون رئيسي للانبعاثات البركانية.

وقال بنيامين جيمان، طالب الدكتوراة في العلوم والهندسة البيئية في SEAS والمؤلف الأول لهذه الورقة التي تم نشرها في رسائل البحوث الجيوفيزيائية: “الشيء الجميل في ثاني أكسيد الكبريت هو أنه من السهل حقًا رؤيته باستخدام الأقمار الصناعية”، ” واستخدام ثاني أكسيد الكبريت كبديل للزئبق يسمح لنا بفهم أين ومتى تحدث انبعاثات الزئبق البركانية.”

كيفية انتقال الزئبق من الانفجارات البركانية

وباستخدام تجميع نسب الزئبق إلى ثاني أكسيد الكبريت المقاسة في أعمدة الغاز البركاني، أجرى الباحثون هندسة عكسية لكمية الزئبق التي يمكن أن تعزى إلى الانفجارات البركانية، وبعد ذلك، وباستخدام نموذج الغلاف الجوي GEOS-Chem، قاموا بوضع نموذج لكيفية انتقال الزئبق الناتج عن الانفجارات البركانية في جميع أنحاء العالم.

ووجد الفريق أنه في حين يمتزج الزئبق في الغلاف الجوي ويمكنه الانتقال لمسافات طويلة من موقع حقنه، فإن الانبعاثات البركانية مسؤولة بشكل مباشر عن نسبة قليلة فقط من التركيزات على مستوى سطح الأرض في معظم مناطق الكوكب، ومع ذلك، هناك مناطق – كما هو الحال في أمريكا الجنوبية، والبحر الأبيض المتوسط، ومنطقة حلقة النار في المحيط الهادئ – حيث تجعل مستويات الانبعاثات البركانية للزئبق من الصعب تتبع الانبعاثات البشرية.

وقال جيمان: “في بوسطن، يمكننا إجراء المراقبة المحلية وليس علينا أن نفكر فيما إذا كانت سنة بركان كبيرة أو سنة بركانية صغيرة”.

وأضاف “ولكن في مكان مثل هاواي، لديك مصدر كبير للزئبق الطبيعي الذي يتغير بشكل كبير بمرور الوقت، تساعدنا هذه الخريطة على فهم الأماكن التي تكون فيها البراكين مهمة والأماكن التي لا تكون فيها، وهو أمر مفيد حقًا لفهم تأثير البراكين والانبعاثات البشرية على اتجاهات الزئبق طويلة المدى في الأسماك وفي الهواء وفي المحيطات.

ومن المهم أن نكون قادرين على تصحيح التباين الطبيعي في التأثير البركاني في الأماكن التي نعتقد أن هذا التأثير قد لا يكون ضئيلاً.”