Οι επιστήμονες ποσοτικοποιούν έναν παράγοντα που είχε αγνοηθεί στο παρελθόν για τις εκπομπές υδραργύρου που σχετίζονται με τον άνθρωπο.
Περίπου το 10 τοις εκατό των ανθρωπογενών εκπομπών υδραργύρου στην ατμόσφαιρα κάθε χρόνο είναι αποτέλεσμα της παγκόσμιας αποψίλωσης των δασών, σύμφωνα με μια νέα μελέτη του MIT.

Η βλάστηση του κόσμου, από το τροπικό δάσος του Αμαζονίου έως τις σαβάνες της υποσαχάριας Αφρικής, λειτουργεί ως καταβόθρας που απομακρύνει τον τοξικό ρύπο από τον αέρα. Ωστόσο, εάν ο τρέχων ρυθμός αποψίλωσης των δασών παραμείνει αμετάβλητος ή επιταχυνθεί, οι ερευνητές εκτιμούν ότι οι καθαρές εκπομπές υδραργύρου θα συνεχίσουν να αυξάνονται.

«Παραβλέπαμε μια σημαντική πηγή υδραργύρου, ειδικά σε τροπικές περιοχές», λέει ο Ari Feinberg, πρώην μεταδιδάκτορας στο Ινστιτούτο Δεδομένων, Συστημάτων και Κοινωνίας (IDSS) και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης.

Το μοντέλο των ερευνητών δείχνει ότι το τροπικό δάσος του Αμαζονίου παίζει ιδιαίτερα σημαντικό ρόλο ως καταβόθρα υδραργύρου, συμβάλλοντας περίπου στο 30 τοις εκατό της παγκόσμιας καταβύθισης γης. Ο περιορισμός της αποψίλωσης των δασών του Αμαζονίου θα μπορούσε επομένως να έχει ουσιαστικό αντίκτυπο στη μείωση της ρύπανσης από υδράργυρο.

Η ομάδα εκτιμά επίσης ότι οι παγκόσμιες προσπάθειες αναδάσωσης θα μπορούσαν να αυξήσουν την ετήσια πρόσληψη υδραργύρου κατά περίπου 5 τοις εκατό. Αν και αυτό είναι σημαντικό, οι ερευνητές τονίζουν ότι η αναδάσωση από μόνη της δεν πρέπει να υποκαθιστά τις παγκόσμιες προσπάθειες ελέγχου της ρύπανσης.

«Οι χώρες έχουν καταβάλει μεγάλη προσπάθεια για να μειώσουν τις εκπομπές υδραργύρου, ειδικά οι βόρειες βιομηχανικές χώρες, και για πολύ καλό λόγο. Αλλά το 10 τοις εκατό της παγκόσμιας ανθρωπογενούς πηγής είναι σημαντικό και υπάρχει πιθανότητα να είναι ακόμη μεγαλύτερη στο μέλλον. [Η αντιμετώπιση αυτών των εκπομπών που σχετίζονται με την αποψίλωση των δασών] πρέπει να είναι μέρος της λύσης», λέει η ανώτερη συγγραφέας Noelle Selin, καθηγήτρια στο IDSS και στο Τμήμα Γης, Ατμόσφαιρας και Πλανητών Επιστημών του MIT.

Ο Φάινμπεργκ και ο Σελίν ενώνονται στο έγγραφο από τους συν-συγγραφείς Martin Jiskra, πρώην συνεργάτη Ambizione του Ελβετικού Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών στο Πανεπιστήμιο της Βασιλείας. Pasquale Borrelli, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Roma Tre στην Ιταλία. και ο Jagannath Biswakarma, μεταδιδάκτορας στο Ελβετικό Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Υδατικής Επιστήμης και Τεχνολογίας. Η εργασία εμφανίζεται σήμερα στο Environmental Science and Technology.

Μοντελοποίηση υδραργύρου

Τις τελευταίες δεκαετίες, οι επιστήμονες έχουν γενικά επικεντρωθεί στη μελέτη της αποψίλωσης των δασών ως πηγή παγκόσμιων εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Ο υδράργυρος, ένα ιχνοστοιχείο, δεν έχει λάβει την ίδια προσοχή, εν μέρει επειδή ο ρόλος της επίγειας βιόσφαιρας στον παγκόσμιο κύκλο υδραργύρου μόλις πρόσφατα προσδιορίστηκε καλύτερα ποσοτικά.

Τα φύλλα των φυτών απορροφούν υδράργυρο από την ατμόσφαιρα, με παρόμοιο τρόπο όπως προσλαμβάνουν διοξείδιο του άνθρακα. Αλλά σε αντίθεση με το διοξείδιο του άνθρακα, ο υδράργυρος δεν παίζει ουσιαστική βιολογική λειτουργία για τα φυτά. Ο υδράργυρος παραμένει σε μεγάλο βαθμό μέσα σε ένα φύλλο μέχρι να πέσει στο δάσος, όπου ο υδράργυρος απορροφάται από το έδαφος.

Ο υδράργυρος γίνεται σοβαρή ανησυχία για τον άνθρωπο εάν καταλήξει σε υδάτινα σώματα, όπου μπορεί να μεθυλιωθεί από μικροοργανισμούς. Ο μεθυλυδράργυρος, μια ισχυρή νευροτοξίνη, μπορεί να προσληφθεί από τα ψάρια και να βιοσυσσωρευτεί μέσω της τροφικής αλυσίδας. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε επικίνδυνα επίπεδα μεθυλυδραργύρου στα ψάρια που τρώνε οι άνθρωποι.

«Στα εδάφη, ο υδράργυρος είναι πολύ πιο σφιχτά δεσμευμένος από ό,τι θα ήταν αν είχε αποτεθεί στον ωκεανό. Τα δάση προσφέρουν ένα είδος υπηρεσίας οικοσυστήματος, καθώς δεσμεύουν τον υδράργυρο για μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα», λέει ο Feinberg, ο οποίος είναι τώρα μεταδιδακτορικός στο Ινστιτούτο Φυσικοχημείας Blas Cabrera στην Ισπανία.

Με αυτόν τον τρόπο, τα δάση μειώνουν την ποσότητα του τοξικού μεθυλυδραργύρου στους ωκεανούς.

Πολλές μελέτες για τον υδράργυρο επικεντρώνονται σε βιομηχανικές πηγές, όπως η καύση ορυκτών καυσίμων, η εξόρυξη χρυσού μικρής κλίμακας και η τήξη μετάλλων. Μια παγκόσμια συνθήκη, η Σύμβαση Minamata του 2013, καλεί τα έθνη να μειώσουν τις ανθρωπογενείς εκπομπές. Ωστόσο, δεν λαμβάνει άμεσα υπόψη τις επιπτώσεις της αποψίλωσης των δασών.

Οι ερευνητές ξεκίνησαν τη μελέτη τους για να συμπληρώσουν αυτό το κομμάτι που έλειπε.

Σε προηγούμενη εργασία, είχαν κατασκευάσει ένα μοντέλο για να διερευνήσουν τον ρόλο που παίζει η βλάστηση στην πρόσληψη υδραργύρου. Χρησιμοποιώντας μια σειρά από σενάρια αλλαγής χρήσης γης, προσάρμοσαν το μοντέλο για να ποσοτικοποιήσουν τον ρόλο της αποψίλωσης των δασών.

Αξιολόγηση εκπομπών

Αυτό το μοντέλο χημικής μεταφοράς παρακολουθεί τον υδράργυρο από τις πηγές εκπομπών του μέχρι εκεί που μετασχηματίζεται χημικά στην ατμόσφαιρα και, τελικά, εκεί όπου εναποτίθεται, κυρίως μέσω βροχοπτώσεων ή πρόσληψης στα δασικά οικοσυστήματα.

Διαίρεσαν τη Γη σε οκτώ περιοχές και πραγματοποίησαν προσομοιώσεις για τον υπολογισμό των παραγόντων εκπομπών αποψίλωσης των δασών για καθεμία, λαμβάνοντας υπόψη στοιχεία όπως ο τύπος και η πυκνότητα της βλάστησης, η περιεκτικότητα σε υδράργυρο στα εδάφη και η ιστορική χρήση γης.

Ωστόσο, ήταν δύσκολο να βρεθούν καλά στοιχεία για ορισμένες περιοχές.

Δεν είχαν μετρήσεις από την τροπική Αφρική ή τη Νοτιοανατολική Ασία - δύο περιοχές που αντιμετωπίζουν έντονη αποψίλωση των δασών. Για να ξεπεράσουν αυτό το κενό, χρησιμοποίησαν απλούστερα μοντέλα εκτός σύνδεσης για να προσομοιώσουν εκατοντάδες σενάρια, τα οποία τους βοήθησαν να βελτιώσουν τις εκτιμήσεις τους για πιθανές αβεβαιότητες.

Ανέπτυξαν επίσης μια νέα σύνθεση για τις εκπομπές υδραργύρου από το έδαφος. Αυτή η σύνθεση αποτυπώνει το γεγονός ότι η αποψίλωση των δασών μειώνει την επιφάνεια των φύλλων, γεγονός που αυξάνει την ποσότητα του ηλιακού φωτός που προσπίπτει στο έδαφος και επιταχύνει την εξάτμιση του υδραργύρου από το έδαφος.

Το μοντέλο χωρίζει τον κόσμο σε τετράγωνα πλέγματος, καθένα από τα οποία είναι μερικές εκατοντάδες τετραγωνικά χιλιόμετρα. Αλλάζοντας τις παραμέτρους της επιφάνειας της γης και της βλάστησης σε ορισμένα τετράγωνα για να αναπαραστήσουν σενάρια αποψίλωσης και αναδάσωσης, οι ερευνητές μπορούν να καταγράψουν τις επιπτώσεις στον κύκλο του υδραργύρου.

Συνολικά, διαπίστωσαν ότι περίπου 200 τόνοι υδραργύρου εκπέμπονται στην ατμόσφαιρα ως αποτέλεσμα της αποψίλωσης των δασών, ή περίπου το 10 τοις εκατό των συνολικών ανθρωπογενών εκπομπών. Αλλά στις τροπικές και υποτροπικές χώρες, οι εκπομπές αποψίλωσης των δασών αντιπροσωπεύουν υψηλότερο ποσοστό των συνολικών εκπομπών. Για παράδειγμα, στη Βραζιλία οι εκπομπές από την αποψίλωση των δασών είναι το 40 τοις εκατό των συνολικών ανθρωπογενών εκπομπών.

Επιπλέον, οι άνθρωποι συχνά ανάβουν φωτιές για να προετοιμάσουν τροπικές δασικές περιοχές για γεωργικές δραστηριότητες, γεγονός που προκαλεί περισσότερες εκπομπές απελευθερώνοντας τον υδράργυρο που αποθηκεύεται από τη βλάστηση.

«Αν η αποψίλωση των δασών ήταν χώρα, θα ήταν η δεύτερη χώρα με τις υψηλότερες εκπομπές, μετά την Κίνα, η οποία εκπέμπει περίπου 500 τόνους υδραργύρου ετησίως», προσθέτει ο Feinberg.

Και δεδομένου ότι η Σύμβαση Minamata αντιμετωπίζει τώρα τις πρωτογενείς εκπομπές υδραργύρου, οι επιστήμονες μπορούν να αναμένουν ότι η αποψίλωση των δασών θα γίνει ένα μεγαλύτερο κλάσμα των ανθρωπογενών εκπομπών στο μέλλον.

«Οι πολιτικές για την προστασία των δασών ή την αποκοπή τους έχουν ανεπιθύμητες συνέπειες πέρα από τον στόχο τους. Είναι σημαντικό να λάβουμε υπόψη το γεγονός ότι αυτά είναι συστήματα και περιλαμβάνουν ανθρώπινες δραστηριότητες και πρέπει να τα κατανοήσουμε καλύτερα για να λύσουμε πραγματικά τα προβλήματα που γνωρίζουμε ότι υπάρχουν εκεί έξω», λέει ο Selin.

Παρέχοντας αυτήν την πρώτη εκτίμηση, η ομάδα ελπίζει να εμπνεύσει περισσότερη έρευνα σε αυτόν τον τομέα.

Στο μέλλον, θέλουν να ενσωματώσουν πιο δυναμικά μοντέλα συστημάτων της Γης στην ανάλυσή τους, τα οποία θα τους επιτρέψουν να παρακολουθούν διαδραστικά την πρόσληψη υδραργύρου και να μοντελοποιούν καλύτερα το χρονοδιάγραμμα της αναγέννησης της βλάστησης.

«Αυτό το έγγραφο αντιπροσωπεύει μια σημαντική πρόοδο στην κατανόησή μας για την παγκόσμια ανακύκλωση υδραργύρου, ποσοτικοποιώντας ένα μονοπάτι που έχει προταθεί από καιρό αλλά δεν έχει ποσοτικοποιηθεί ακόμη. Μεγάλο μέρος της έρευνάς μας μέχρι σήμερα έχει επικεντρωθεί σε πρωτογενείς ανθρωπογενείς εκπομπές - αυτές που προέρχονται άμεσα από την ανθρώπινη δραστηριότητα μέσω καύσης άνθρακα ή αμαλγάματος υδραργύρου-χρυσού που καίγεται στη βιοτεχνική και μικρής κλίμακας εξόρυξη χρυσού», λέει η Jackie Gerson, επίκουρη καθηγήτρια στο Τμήμα Γης. και Environmental Sciences στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν, ο οποίος δεν συμμετείχε σε αυτήν την έρευνα. «Αυτή η έρευνα δείχνει ότι η αποψίλωση των δασών μπορεί επίσης να οδηγήσει σε σημαντικές εκπομπές υδραργύρου και πρέπει να ληφθεί υπόψη τόσο από την άποψη των παγκόσμιων μοντέλων υδραργύρου όσο και από τις πολιτικές διαχείρισης της γης. Ως εκ τούτου, έχει τη δυνατότητα να προωθήσει επιστημονικά τον τομέα μας καθώς και να προωθήσει πολιτικές που μειώνουν τις εκπομπές υδραργύρου μέσω της αποψίλωσης των δασών.

Αυτή η εργασία χρηματοδοτήθηκε, εν μέρει, από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ, το Ελβετικό Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών και το Ελβετικό Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Υδατικής Επιστήμης και Τεχνολογίας.