科學家在北極發現了儲存在凍土中大量有毒的天然汞,我們不清楚隨著地球暖化,會有多少汞進入食物網中。

mercury in permafrost
當永凍土融化釋出汞之後,一部分汞會進入食物鏈裡,進到像是阿拉斯加馴鹿等動物體內。/
PHOTOGRAPH BY JOEL SARTORE, NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE

科學家又發現了一項埋藏在北極冰凍土地下的威脅,也就是儲存在凍土中的大量天然汞,這種有毒重金屬會以某些形態在魚類或其他動物體內累積,並對人類健康造成嚴重問題。

2月初發表在《地球物理研究通訊》(Geophysical Research Letters)期刊的一份研究指出,北極永凍土中蓄積的天然汞含量,可能是過去30年來人類燃燒煤炭和經由其他汙染排放到大氣中的汞總量的十倍。當氣候變遷讓陸地變暖,這些融化的永凍土可能會釋出大量的汞,讓更多這種汙染物在大氣和食物網裡積聚。

「在開始這項研究之前,大家都以為永凍土裡的汞含量非常少或是沒有。」研究的共同作者,科羅拉多大學國家冰雪資料中心(National Snow and Ice Data Center)的凱文.薛佛(Kevin Schaefer)說:「結果才發現永凍土裡不僅含有汞,它還是全球最大的汞庫。」

換一種講法,這份研究的第一作者、美國地質調查所的水文學家保羅.蕭斯特(Paul Schuster)說:「這份研究完全顛覆了我們對汞的了解。它是天然資源,但其中一部分會隨著氣候暖化而釋放出來。」

然而目前還不清楚的是,有多少汞、以及在什麼時候,會以對人類有毒的形式被釋放出來。

↑↑↑↑↑影片觀賞:什麼是汞中毒?

天然毒物

汞存在於自然環境中,並經由森林火災、火山爆發和岩石風化等過程釋放出來。不過大氣中的汞大約有三分之二來自人為排放,主要是透過燃燒煤炭或醫療廢棄物,或是某些類型的採礦。汞一旦釋出後便可透過空氣傳播,最終又會落回地表的水域或陸地,然後被魚類或動物攝入,愈往食物網的上層累積的汞含量也愈高。

某些形態的汞是很強的神經毒素,若進入兒童體內可能損害其腦部發展,還會影響認知、記憶、語言甚至運動與視覺技巧。就算在成人體內,過量的汞也會阻礙視力、語言和肌肉運動,損害生殖和免疫系統,還會造成心血管問題。有鑑於此,在被汙染的河川與溪流附近往往會有汞汙染勿捕魚的建議,孕婦及兒童也被強烈要求避免食用鮪魚或其他如劍旗魚這類壽命長的魚種。

由於有複雜的大氣和海洋過程,蓄積在北半球高緯度地區的汞比其他任何地區還要多。即使汙染源遠在數千公里之外,這裡的鳥類、魚類、海豹、海象、北極熊和某些鯨魚體內卻累積了很高的汞含量。這種遠距離傳播汙染物的結果,造成北極地區那些依賴狩獵來取得食物的居民,血液中的汞含量數一數二地高。

數千年以來,相同的風與海流不斷地將汞往北輸送,北極各地因此沉積了高濃度的天然汞。由於它們幾千年來都被保存在冰凍的土地裡,對野生動植物或人類不曾造成任何傷害。然而占北半球陸地面積24%的北極永凍土正逐漸融化,裡面大量的汞隨之釋出的威脅也與日俱增,而且直到最近我們才知道那裡的汞含量有多高。

長達十年的研究

蕭斯特在美國地質調查所研究大氣中的汞已經好幾十年了。在1990年代他從懷俄明州的風河山脈(Wind River Range)的冰河收集了冰芯樣本,建立了一份可回溯至工業革命之前的汞沉積紀錄。他說這份工作最終說服聯邦監管機構,由於人為汞汙染源增加非常多,美國應該開始要求燃煤設施使用洗滌器以減少汞的排放。

蕭斯特最後來到了阿拉斯加育空河(Yukon River)流域,他發覺沒有人想過去量化永凍土中汞的儲存量。事實上,不是所有專家都認為那裡會有很多汞。

從2004到2012年,蕭斯特和他的團隊從阿拉斯加各地收集了超過13個冰芯樣本。為了讓阿拉斯加的結果能夠外推到整個北極地帶的永凍土區,他們仔細選擇測站地點並且花了數年時間使模型更完美。

研究的結果顯示北極地區的永凍土裡容納了大約1500萬加侖的汞,至少是大氣、海洋和所有其他陸地裡的汞含量總合的兩倍。「這個濃度非常高,比我們預期的高很多。」蕭斯特說:「這真教人吃驚。」

重要的問題是:那些汞接下來會怎樣?

那些汞全都持續隔離在永凍土區是不太可能的。一旦地面開始解凍,植物從中開始生長並攝入汞,而分解植物的微生物會釋出一些毒性更強的甲基汞,其中一部分會由水或空氣傳播到生態系裡,最後會進入動物體內。

蕭斯特說:「這就是那些汞進入食物鏈的途徑和方向。」

有多少汞會進到食物裡?

然而要知道那些汞所引起的風險大小卻不是件容易的事。

首先,氣溫上升的幅度取決於人類多快去限制溫室氣體的排放。這決定了有多少永凍土會解凍,以及隨後的汞釋出量。不過這些也只是整個方程式的一部分。

「有多少汞最後會進入和從哪裡進入食物網才是最重要的問題。」蕭斯特說:「當研究範圍跨入食物鏈階層,事情就變得晦暗不明了。」

釋出的汞一開始只對北極地區的人類和野生動植物形成更大的風險,「但在北極發生的事並不會停留在北極,」蕭斯特說:「最後它會擴散到全世界並且四處移動。」

結果就是人類幾乎一定會受到某些衝擊。

「我們知道永凍土就要解凍了,也知道有些汞就要被釋出了。」薛佛說:「現在我們還無法精確估計釋出的量和時間,這是下一階段的研究。」

 

撰文:Craig Welch

編譯:蔡雅鈴

延伸閱讀:氣候變遷 暴露出世上最古老化石 / 暖化的北極讓「極地渦旋」成為家喻戶曉的詞彙