Neue Forschungsergebnisse der University of Nevada, Reno, werden voraussichtlich eine wichtige Rolle im weltweiten Kampf gegen die Quecksilberverschmutzung in der Luft spielen, die eine ernsthafte Gesundheitsbedrohung für Menschen und Wildtiere gleichermaßen darstellt.
Die Forscher haben nachgewiesen, dass neue Technologien, darunter einige, die an der Universität entwickelt wurden, die Quecksilberbelastung in der Luft viel genauer messen als die älteren Systeme, die seit Jahrzehnten weit verbreitet sind. Tatsächlich fanden die Forscher heraus, dass die ältere Technologie die Quecksilberkonzentrationen um bis zu 80 % untermisst.
Die Arbeit wurde von zwei Forschern am College of Agriculture, Biotechnology & Natural Resources der Universität, Sarrah Dunham-Cheatham und Mae Gustin, geleitet. Dunham-Cheatham ist wissenschaftlicher Assistenzprofessor und Direktor des Core Analytical Laboratory, einer Forschungseinrichtung an der Universität, die gemeinsam von der Experiment Station Unit des College und dem USDA Agricultural Research Service betrieben wird. Gustin ist Professor für Umweltgeochemie am Department of Natural Resources & Environmental Science des College. Beide forschen im Rahmen der Abteilung Experiment Station des Colleges.
Seth Lyman, ein Forscher und außerordentlicher Professor an der Utah State University, der sein Doktorstudium in Umweltwissenschaften an der University of Nevada, Reno, abgeschlossen hat, ist der dritte Autor der diesen Monat in der Fachzeitschrift veröffentlichten Forschungsarbeit Wissenschaft der gesamten Umwelt.
Die Gefahr der Quecksilberverschmutzung ist so groß, dass 139 Nationen die Minamata-Konvention über Quecksilber unterzeichnet haben, eine jahrzehntelange Initiative der Vereinten Nationen zur Reduzierung der Quecksilberemissionen. Quecksilber kann schwere neurologische Schäden und andere gesundheitliche Auswirkungen verursachen. Besonders gefährdet sind Säuglinge und ungeborene Kinder.
„Jedes Mal, wenn jemand einatmet, atmet er Quecksilber ein“, sagt Dunham-Cheatham, als sie erklärt, wie Quecksilber aus kleinen Goldminen, Kohlekraftwerken, Zementherstellern und anderen Industriebetrieben in die Atmosphäre gelangt weltweit getragen.
Wenn Quecksilber durch die Luft getragen wird, wird es im Boden und im Wasser abgelagert, wo es in die Nahrungskette gelangt. Mit Quecksilber kontaminierte Fische stellen ein Gesundheitsrisiko für den Menschen dar. Quecksilberkontaminierter Reis auch. Hohe Quecksilberkonzentrationen beeinträchtigen die Fortpflanzung von Vögeln und anderen Wildtieren und fordern einen stillen Tribut.
Trotz gut dokumentierter Kenntnisse über die Umweltrisiken hat das Fehlen einer genauen Technologie zur Messung der Quecksilberbelastung in der Luft die Bemühungen behindert, globale Standards zur Verringerung der Bedrohung festzulegen.
Gustin sagt, sie habe vor mehr als 15 Jahren begonnen, in der wissenschaftlichen Gemeinschaft Fragen zur Genauigkeit der Messungen von Quecksilber in der Luft zu stellen, das durch die damals bestehende Technologie erzeugt wurde. Ihre Fragen stießen auf heftigen Widerstand von Wissenschaftlern, die erhebliche finanzielle und fachliche Investitionen in die älteren Messsysteme getätigt hatten, die seit Mitte der 1990er Jahre im Einsatz waren.
Aber als sich Hinweise auf die Mängel früherer Systeme häuften, sagte Gustin, dass ein wachsender Konsens der Forscher zu der Überzeugung kam, dass eine genauere Messtechnologie erforderlich ist.
Im Jahr 2013 begannen Gustin und Jiaoyan Huang – damals Postdoktorand an der Universität und jetzt Mitglied der Luftqualitätsgruppe bei Sonoma Technology – ein Jahrzehnt der Arbeit an der Entwicklung einer alternativen neuen Technologie.
„Es braucht viel Arbeit, um Dogmen zu ändern und ein neues Paradigma zu bilden“, sagt Gustin.
Die Forscher testeten vier Luftprobenahmesysteme, die neuere Messtechnik verwenden, zusammen mit einem der älteren Geräte ein ganzes Jahr lang im Valley Road Greenhouse Complex der Universität, einem Teil der Experiment Station. In dem in diesem Monat veröffentlichten Artikel berichten Forscher, dass die neueren Systeme, die auf Membranen aus Nylon oder Polyethersulfon beruhen, um luftgetragenes Quecksilber einzufangen, viel genauer sind als ältere Systeme. Eine Version der Technologie, die in zwei der getesteten neuen Systeme verwendet wurde, wurde von dem Team unter der Leitung von Gustin an der University of Nevada, Reno, entwickelt; Die in den beiden anderen neuen Systemen verwendete Technologie wurde an der Utah State University entwickelt.
Laut Gustin optimieren die Forscher jetzt die Materialien, die zur Herstellung der Membranen verwendet werden, die in den neuen Messsystemen verwendet werden.
„Membranen sind einfach zu sammeln und zu analysieren und lassen sich leicht einsetzen“, sagt sie. „Das wäre für viele Forscher eine praktikable Methode.
„Die neuen Membranprobenehmer wurden an mehr als einem Dutzend Standorten auf der ganzen Welt für Tests eingesetzt – vom Peavine Peak außerhalb von Reno bis Spitzbergen im äußersten Norden Norwegens und von der Insel Amsterdam im Indischen Ozean bis zu den Ufern des Großen Salzsees in Utah – um in Zusammenarbeit mit internationalen Wissenschaftlern weitere Informationen zu sammeln.
„So entwickelt sich die Wissenschaft“, sagt Gustin. „Du entwickelst etwas und wenn es gut ist, probieren es andere aus und steigen ein.“
Mehr Informationen:
Sarrah M. Dunham-Cheatham et al, Vergleich und Kalibrierung von Methoden zur Quantifizierung von reaktivem Quecksilber in der Umgebung, Wissenschaft der gesamten Umwelt (2022). DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.159219