Sammansättningen i sedimentet styr förekomst av metylkvicksilver i sjöar
Bildning av giftigt metylkvicksilver är en nyckelprocess för de miljö- och hälsoproblem som orsakas av kvicksilver. Mekanismerna bakom processen är dock fortfarande inte klarlagda. Ett forskarlag vid Uppsala och Umeå universitet visar nu att bildningen styrs av den molekylära sammansättningen på det organiska materialet i sediment. Studien publiceras i tidskriften Nature Communications.
Den utbredda förekomsten av kvicksilver (Hg) i vår miljö och i våra livsmedel har rönt stor uppmärksamhet på grund av den skadliga effekt som dessa föroreningar kan orsaka människor och andra djur. Det är främst metylkvicksilver som ansamlas i levande organismer och denna organiska kvicksilverform verkar som ett starkt nervgift.
Det är väl känt att vissa bakterier och arkéer kan omvandla oorganiskt kvicksilver till metylkvicksilver. Omvandlingen sker främst under syrefria förhållanden, exempelvis i sjösediment, men vi vet ännu inte vilka miljöfaktorer som avgör hur mycket metylkvicksilver som bildas eller hur snabbt processen sker. Nu visar ny forskning som utförts vid Uppsala och Umeå universitet att den molekylära sammansättningen av det organiska materialet spelar en avgörande roll för regleringen av denna process.
Kvanifierade metyleringsprocessen
– Studien är ett viktigt steg mot att förstå processerna för bildning av metylkvicksilver på en molekylär nivå och den nya kunskapen kommer att hjälpa oss modellera den globala kvicksilveromsättningen och identifiera kvicksilverrelaterade hälsorisker kopplat till akvakultur och fiske eller dricksvattenproduktion, säger Andrea Garcia Bravo, postdoktoral forskare vid institutionen för ekologi och genetik vid Uppsala universitet och huvudansvarig för studien.
Studien har utförts i ett samarbete mellan Stefan Bertilssons forskargrupp vid Uppsala universitet och Eriks Björns forskargrupp vid Umeå universitet. Genom att följa omvandlingen av olika isotop-inmärkta kvicksilverföreningar kunde forskarna först kvantifiera metyleringsprocessen i olika typer av sediment från sjöar i mellansverige. Därefter bestämdes sedimentens innehåll av organiska föreningar med hjälp av en ny pyrolys-masspektrometri metod som utvecklats av medförfattaren Julie Tolu.
– Organiska föreningar är den huvudsakliga energikällan för de mikroorganismer som utför kvicksilvermetyleringen, men vi blev trots det förvånade över hur starkt kopplad processen visade sig vara till det organiska materialets molekylära sammansättning, säger Erik Björn, universitetslektor på Kemiska institution vid Umeå universitet.
Extern tillförsel från avrinningsområden
Kolföreningar i sedimenten som tillförts från växtplankton, exempelvis algblomningar, leder till ökad produktion av metylkvicksilver i sedimenten. Kolföreningar som istället har sitt ursprung i omgivande markområden ger inte denna typ av stimulerande effekt.
– Men de kan kopplas till extern tillförsel av metylkvicksilver från avrinningsområdet; kvicksilver som metylerats i omgivande jordar och våtmarker för att därefter transporteras in till sjöarna, förklarar Stefan Bertilsson, professor vid Uppsala universitet.
Artikel: Bravo, A.G., Bouchet, S., Tolu, J., Björn, E., Mateos-Rivera, A., & S. Bertilsson. 2017. Molecular composition of organic matter controls methylmercury formation in boreal lakes. Nature Communications 8:e14255 doi:10.1038/ncomms14255
länk
Kontakt: Stefan Bertilsson, 018-4712712, E-post: stebe@ebc.uu.se Erik Björn, Kemiska institutionen vid Umeå universitet Telefon: 073 0709761 E-post: erik.bjorn@umu.se
