Bild: Erik Björn

Metylkvicksilver i det syrefria havet

Syrebrist i sjöar och hav är en allvarlig miljöförändring med dramatiska effekter på livet i vattenekosystem. En effekt är att halterna av metylkvicksilver riskerar att öka. Exakt varför halterna ökar vid syrebrist och vad som styr ökningen har dock hittills varit oklart.

Kvicksilver är ett globalt miljöproblem. Den lättflyktiga metallen sprids långa sträckor via atmosfären. I naturen kan kvicksilvre­t ombildas till det mycket giftiga ämnet metylkvicksilver. Metylkvicksilver, vilket verkar som ett starkt nervgift, kan anrikas i näringskedjan i vattenekosystem, och människor exponeras framför allt när vi äter vissa fiskarter.

Omvandling i bakterier

Ombildningen till metylkvicksilver sker inne i celler hos speciella bakterier som lever i syrefria miljöer, till exempel i sediment och blöta myrmarker. Många livsformer dör vid syrebrist men för de bakterier som metylerar kvicksilver är det precis tvärtom, de frodas i de syrefria miljöerna. Bildningen av metylkvicksilve­r styrs av två specifika gener (delar av bakteriernas DNA) som förekommer hos de bakterier som trivs i syrefattiga miljöer. När generna är aktiva bildas enzymer som omvandlar kvicksilver till metylkvicksilver. Vi vet ännu inte vad dessa gener har för naturlig funktion hos bakterierna eller varför de är aktiva i syrefria miljöer.

DET GIFTIGA KVICKSILVRET
Världshälsoorganisationen klassar kvicksilver som en av de tio kemikalier som utgör störst hot mot global folkhälsa. Det beräknas att 10 procent av alla barn som föds inom EU, inklusive Sverige, innan födseln har exponerats för mer kvicksilver än vad som anses ofarligt och som kan leda till bland annat försämrad inlärningsförmåga. Den mängd kvicksilver som sprids i miljön på grund av människans påverkan beräknas orsaka nervskador och hjärtkärlsjuk­domar till en ekonomisk kostnad av mer än 1000 miljarder kronor varje år.

Ökar vid syrebrist

I världshaven orsakas syrebrist framför allt av ökad vattentemperatur på grund av ett varmare klimat, och i kustmiljöe­r är även övergödning en bidragande orsak. Östersjön är ett område som drabbats hårt av syrebrist, och i de djupaste områdena, Gotlandsdjupet och Landsorts­djupet, finns idag stora syrefria vattenmassor. Ny forskning på dessa syre­fria miljöer i Östersjön visar att två faktorer tillsammans styr hur mycket metyl­kvicksilver som bildas - dels hur aktiva generna för metylering av kvicksilver är, dels hur mycket kvicksilver som bakterierna kan ta upp i sina celler. Båda dessa faktorer ökar avsevärt när syrehalten i vattnet minskar. Mätningar visar att halterna av metylkvicksilver är 25 gånger högre i syrefria vatten jämfört med syre­rika.

Vattenprover tas från fartyg med en så kallad rosetthämtare, en anordning som gör att man kan samla in vattenprover från flera djup. Foto: Markus Nordin

Stor skillnad mellan skikten

I en studie har tre olika delar av Östersjöns vattenmassa jämförts. I det syre­rika övre skiktet (från ytan ner till 70 meters djup) förekommer inte generna för metylering, och halterna av metylkvick­silver är därför mycket låga. I mellanskikte­t (inom cirka 70 till 150 meter beroende på område) börjar generna uppträda och aktiveras. Halterna av metylkvick­silver ökar men är fortfarande måttliga, vilket beror på att kvicksilver till största del är bundet på partiklar därför inte kan tas upp av bakteriecellerna.

I det nedersta syrefria skiktet (från 80-150 meter ner till botten på drygt 200 meters djup) ökar genernas aktivitet ytterligare, samtidigt som kvicksilver frigörs från partiklar. Kvicksilvret kan effektivt transporteras in i bakteriernas celler och där metyleras till metylkvicksilver.

I det övre syrerika vattenskiktet förekommer ingen aktivitet av gener som producerar metylkvicksilver, samtidigt som tillgången på obundet kvicksilver är låg. Men ju djupare man går, och ju mindre syre som finns tillgängligt, desto mer aktiva blir de gener som producerar metylkvicksilver, samtidigt som tillgången på fritt kvicksilver ökar.

Kunskap om processerna

Genom att studera områden som idag är syrefria kan vi lära oss mycket om vilka effekter vi kan förvänta oss i andra regioner i framtiden om syrebristen ökar och sprids ytterligare. En detaljerad förståelse av processerna för bildning av metylkvicksilver i olika typer av vattenmassor är mycket viktig för att kunna förutse hur halterna kommer att öka i marina eko­system med ökande grad av syrebrist.

MINAMATA-AVTALET
En positiv och viktig utveckling när det gäller kvicksilver i miljön är Minamata­konventionen, ett långtgående program för att minska användningen och utsläpp av kvicksilver. Det inrymmer kvicksilvrets hela livscykel, från utvinning, handel och användning till avfallshantering och utsläpp från punktkällor. I dag har de flesta länder i världen skrivit under avtalet. För att kunna utvärdera effekterna av Minamatakonventionen är det nödvändigt att klargöra hur andra förändringar i miljön, till exempel syrebrist i hav, kan påverka halterna av kvicksilver i ekosystemen och människors exponering.

Inga enkla lösningar

Det finns idag inga kända enkla lösningar för att åtgärda problemen med höga halter metylkvicksilver i marina ekosystem. Resultaten visar att halterna kan hållas på en måttlig nivå så länge det finns åtminstone lite syre kvar i vattnet. De visar också att områden där syret helt tar slut förväntas drabbas hårdast. För att lösa situationen måste utsläppen av kvicksilver minimeras och pågående klimat­förändringar och övergödning måste motverkas. Under tiden är det oundvikligt att vissa ekosystem kommer att drabbas av ökade halter av metylkvicksilver. Dessa system behöver identifieras i ett så tidigt skede som möjligt, så att vi kan anpassa hur vi nyttjar sådana ekosystem avseende exempelvis fiskenäring.

LÄS MER:
Expression Levels of hgcAB Genes and Mercury Availability Jointly Explain Methylmercury Formation in Stratified Brackish Waters. Vetenskaplig artikel
TEXT OCH KONTAKT:
Erik Björn, Kemiska institutionen, Umeå universitet
erik.bjorn(snabel-a)umu.se

MER LÄSNING

Bild: {{item.image_copyright}}

{{item.item_head}}

{{item.ii_caption}}

Laddar nästa artikel..