Le mercure (Hg) est un élément naturel trouvé à travers le monde, mais il devient très toxique car il accumule la chaîne alimentaire. La pollution des activités humaines a pompé des quantités croissantes de mercure dans l'atmosphère, et pour des raisons qui ne sont pas bien comprises, la région arctique a des niveaux de mercure significativement plus élevés, malgré une population relativement clairsemée et moins de pollution.
Le mercure se trouve dans l'environnement en tant que composés inorganiques et organiques, tels que la monométhylmercure (MMHG), qui est la forme de mercure la plus biodisponible qui entre dans le réseau alimentaire et s'accumule à des niveaux toxiques dans la faune et les humains. La plupart des gens sont exposés au MMHG de la consommation de fruits de mer, mais dans l'Arctique, les gens sont plus à risque en raison de la consommation de mammifères marins. Le changement climatique a également un impact sur la HG dans les régions polaires, en particulier la fusion accrue de la glace et des glaciers, apportant des entrées changeantes de Hg aux eaux marines.
Pour examiner le vélo de HG dans l'Arctique, une équipe de chercheurs, dont le professeur de sciences marines de l'UConn, le professeur de sciences marines, et ses étudiants, Yipeng lui et Hannah Inman, ont développé une étude axée sur l'interface air-mer pour répondre aux questions sur les raisons pour lesquelles les niveaux de mercure (HG) sont plus élevés dans l'Arctique.
Leurs résultats d'une expédition de recherche au printemps 2021 sont publiés dans Avancées scientifiques.
L'un des focus de l'étude était une autre forme organique de Hg, le diméthylmercure (DMHG), qui est également très toxique, dit Mason, et se trouve principalement dans les eaux océaniques plus profondes mais peut faire du vélo à la surface par la remontée de ces eaux. Le DMHG ne s'accumule pas au même degré que le MMHG dans la chaîne alimentaire que c'est un gaz dissous dans l'eau. Un autre objectif était le MMHG, qui peut également être trouvé dans l'atmosphère attachée aux aérosols ou dans les précipitations et la source de ce MMHG est très débattue.
Mason dit que certains se sont demandé si ce MMHG est le résultat de réactions qui se produisent dans les précipitations ou dans l'atmosphère. Des études antérieures ont révélé des concentrations plus élevées de mercure au large des côtes de la Californie dans l'eau des nuages et ont spéculé sur ses sources.
Mason dit que lui et son équipe de recherche étaient intéressés à se concentrer sur l'échange de MMHG et de DMHG à l'interface maritime dans l'Arctique pour voir s'ils pouvaient étudier ces aspects déroutants du cyclisme de mercure plus en détail, spécifiquement si le DMHG provenant de la hausse des eaux profondes dans cette région joue un rôle critique dans la quantité de MMHG dans les eaux de l'océan ARCTIC dans les versions marines.
« Le diméthylmercure peut être perdu de l'océan s'il se trouve à des concentrations élevées dans les eaux de surface. L'idée avancée était qu'en Californie, il doit y avoir une étanchéité de l'eau de l'océan profonde à la surface qui met à surface le diméthylmercure.
Il s'agit de la première étude à effectuer toutes les mesures de l'atmosphère et de l'eau de mer en même temps pour reconstituer ce puzzle dynamique, et il met l'accent sur le rôle que le DMHG peut jouer dans les écosystèmes loin de la source.
Mason dit qu'un aspect clé de cette recherche qui leur a permis d'assembler les indices était la capacité de prendre des mesures constantes des formes de Hg dans l'atmosphère et les eaux de surface tout en étant à bord d'une croisière de recherche, et en profitant d'un nouvel instrument que son groupe de recherche a développé qui permet une collection continue et haute résolution de DMHG pendant que le navire se déplace.
« La plupart des navires de recherche ont un moyen d'apporter des eaux de surface dans le navire pour mesurer la température, la salinité, les nutriments et d'autres produits chimiques. Nous avons développé un analyseur DMHG qui pourrait prendre une mesure toutes les heures, et c'était quelque chose que personne n'avait pu faire auparavant », dit-il.
L'échantillonnage a eu lieu à bord du navire de recherche Sikuliaq, qui est parti de Dutch Harbour, en Alaska, dans les mers de Bering et Chukchi aussi loin que le navire pourrait aller à cause de la glace, puis est retourné à Seward, en Alaska. Les conditions météorologiques et les aspects du paysage, tels que le pergélisol, et le paysage marin, tels que les glaciers et la glace de mer, ont un impact sur le mouvement de Mercury à travers les écosystèmes de l'Arctique, et son transport depuis l'atmosphère et l'environnement terrestre aux eaux marines.
Lors du voyage de retour, le navire a rencontré des eaux de hauteur au large des côtes des îles Aléoutiennes. Ici, les chercheurs ont trouvé des concentrations élevées de DMHG. Mason explique que le DMHG est instable en lumière du soleil et est dégradé en MMHG dans les eaux de surface.
« Fondamentalement, la vitesse à laquelle le DMHG provient de l'océan profond à la surface doit être supérieur à la vitesse à laquelle il est décomposé pour qu'il s'échappe à l'atmosphère », explique Mason.
«Nous avons pris des mesures de celui-ci et des MMHg dans les eaux de surface, sous la pluie, et dans les aérosols et avons trouvé des concentrations très élevées près de la source. Plus loin, il n'y avait plus de remontée et de surface échantillonnée, et nous étions assis là depuis que la glace a reculé. différences. «
La croisière a traversé des eaux relativement peu profondes et à environ 15 miles dans la glace, ce qui, selon Mason, était autour d'un mètre d'épaisseur. Tant que la côte était à l'écart des ours polaires, les chercheurs ont tourné à tour le navire pour recueillir des échantillons. Mason et son équipe ont collecté des échantillons dans l'eau, la neige de surface sur la glace et la glace. Ils ont testé les échantillons de MMHG et ont constaté que la neige contenait des concentrations significativement plus élevées que la glace.
« Les concentrations plus élevées dans cette neige de surface, qui avaient récemment été déposées sur la glace, démontre l'élimination du méthylmercure de l'atmosphère, ce qui fait partie de la raison pour laquelle nous avons vu des concentrations décroissantes loin de la source », explique Mason.
Ils ont déterminé que le DMHG sort de l'océan, est transporté vers le nord, puis dégradé dans l'atmosphère en MMHG. Ce MMHG est ensuite attaché aux particules d'aérosol et éliminé par précipitation.
« Notre étude a montré que la quantité de DMHG émise dans l'atmosphère de la région de l'Upwelling était suffisante pour tenir compte du MMHG dans les précipitations et les aérosols sur des milliers de kilomètres de la source », explique Mason.
Il explique que cela en fait une histoire compliquée, et c'est ce qui a été l'objectif d'une grande partie de ses recherches sur l'échange de HG entre l'océan et l'atmosphère.
« En plus du DMHG, le HG élémentaire est également un gaz dissous dans l'eau et sa perte dans l'atmosphère est un mécanisme d'élimination majeur pour l'océan Hg. Hg inorganique vient dans l'océan de l'atmosphère principalement, bien que dans les apports côtiers de l'Arctique, des rivières, des glaciers et des eaux souterraines soient plus importantes que les autres océans », explique Mason, Mason, les rivières, les glaciers et les eaux souterraines sont plus importantes que les autres océans « , explique Mason »
« Dans l'ensemble, HG se déplace tout le temps entre l'océan et l'atmosphère et l'apport net de Hg inorganique et de MMHG est ce qui contrôle la quantité de MMHG dans les eaux océaniques et sa bioaccumulation en organismes consommés par les humains et la faune. »
