Ртуть - невероятно стойкий токсин. После того, как он выбрасывается из дымовых труб угольных электростанций, помимо других источников, газ может дрейфовать в атмосфере до года, прежде чем оседать в океанах и озерах. Затем она может накапливаться в рыбе в виде токсичной метилртути и в конечном итоге наносить вред людям, потребляющим рыбу.
Более того, ранее выбрасываемая ртуть может вновь попасть в атмосферу в результате испарения. Эти «унаследованные выбросы» могут дрейфовать и оседать в другом месте, запуская цикл, в котором растущий объем токсичной ртути может циркулировать и загрязнять окружающую среду в течение десятилетий или даже столетий.
Новое исследование Массачусетского технологического института показывает, что чем дольше страны откладывают сокращение выбросов ртути, тем больше унаследованных выбросов будет накапливаться в окружающей среде и тем менее эффективной будет любая политика по сокращению выбросов, когда она в конечном итоге будет реализована.
В статье, опубликованной в журнале Environmental Science and Technology, исследователи обнаружили, что каждые пять лет, в течение которых страны откладывают сокращение выбросов ртути, воздействие любых политических мер будет снижаться в среднем на 14 процентов. Другими словами, за каждые пять лет, в течение которых страны ждут сокращения выбросов ртути, им придется проводить политику, которая на 14 процентов жестче, чтобы достичь тех же целей по сокращению выбросов.
Исследователи также обнаружили, что отдаленные регионы, вероятно, больше всего пострадают от любых задержек в контроле ртути. Загрязнение ртутью в этих регионах будет только увеличиваться, в основном из-за накопления унаследованных выбросов, которые переместились туда и продолжают циркулировать и загрязнять окружающую среду..
«Общее сообщение состоит в том, что нам нужно действовать быстро», - говорит автор исследования Ноэль Селин, доцент Института систем данных и общества Массачусетского технологического института и Департамента наук о Земле, атмосфере и планетах. «Мы будем иметь дело с ртутью в течение длительного времени, но мы можем иметь дело с гораздо большим количеством ртути, чем дольше мы будем откладывать контроль».
Глобальная задержка
Минаматская конвенция, международный договор, в котором участвует 101 сторона, включая США, вступила в силу в августе 2017 года. Договор представляет собой глобальное обязательство по защите здоровья человека и окружающей среды путем сокращения выбросов ртути из антропогенных источников. Соглашение требует, чтобы страны контролировали выбросы из конкретных источников, таких как угольные электростанции, на долю которых приходится около четверти мировых выбросов ртути. Другие источники, на которые распространяется соглашение, включают ртуть, используемую в кустарной и мелкомасштабной добыче золота, производстве цветных металлов и производстве цемента.
При составлении и оценке своих планов по сокращению выбросов директивные органы обычно используют модели для моделирования количества ртути, которое осталось бы в атмосфере, если бы были приняты определенные меры по сокращению выбросов в их источнике. Но Селин говорит, что многие из этих моделей либо не учитывают унаследованные выбросы, либо предполагают, что эти выбросы постоянны из года в год. Эти меры также не вступают в силу немедленно - договор призывает страны принять меры как можно скорее, но его требования по контролю существующих источников, таких как угольные электростанции, допускают отсрочку до 10 лет.
«Многие модели обычно не принимают во внимание то, что антропогенные выбросы подпитывают будущие унаследованные выбросы», - говорит Селин. «Поэтому сегодняшние антропогенные выбросы - это завтрашние унаследованные выбросы».
Исследователи подозревали, что, если страны отложат реализацию своих планов по контролю выбросов, это может привести к росту не только первичных выбросов из дымовых труб, но и унаследованных выбросов, которые вернулись в атмосферу во второй раз.
«В реальной жизни, когда страны говорят: «Мы хотим сократить выбросы», обычно проходит много лет, прежде чем они действительно это сделают», - говорит Элен Анго, первый автор исследования и бывший постдоктор Массачусетского технологического института. «Мы хотели спросить, каковы последствия отсрочки действий, если принять во внимание унаследованные выбросы».
Наследие ожидания
Группа использовала комбинацию двух моделей: GEOS-Chem, глобальную атмосферную модель, разработанную в Массачусетском технологическом институте, которая имитирует перенос химических веществ в атмосфере по всему миру; и модель биогеохимического цикла, которая имитирует циркуляцию ртути в отсеках, представляющих глобальную атмосферу, почву и воду.
С помощью этой комбинации моделирования исследователи оценили количество унаследованных выбросов, которые будут производиться в любом регионе мира с учетом различных сроков политики сокращения выбросов. Они предположили сценарий, при котором страны примут политику сокращения глобальных выбросов ртути на 50 процентов по сравнению с уровнями 2010 года. Затем они смоделировали количество ртути, которое будет осаждено в озерах и океанах как в результате первичных, так и унаследованных выбросов, если такая политика будет откладываться каждые пять лет, с 2020 по 2050 год..
В итоге они обнаружили, что если бы страны отложили на пять, 10 или 15 лет, любая политика, которую они реализовали бы, оказала бы на 14, 28 или 42 процента меньше влияния, соответственно, чем если бы та же самая политика была введена в действие немедленно.
«Чем дольше мы ждем, тем больше времени потребуется, чтобы достичь безопасного уровня загрязнения», - говорит Ангот.
Отдаленные последствия
На основе своих симуляций исследователи сравнили четыре региона, расположенные на разном расстоянии от антропогенных источников: отдаленные районы восточного штата Мэн; Ахмадабад, один из крупнейших городов Индии, расположенный рядом с двумя угольными электростанциями; Шанхай, крупнейший город Китая, с повышенной концентрацией ртути в атмосфере; и район южной части Тихого океана, известный промыслом тунца.
Они обнаружили, что, пропорционально, задержки с ртутным действием имели более серьезные последствия в регионах, наиболее удаленных от любого антропогенного источника ртути, таких как восточная часть штата Мэн, где проживает несколько индейских племен, чьи средства к существованию и культура частично зависит от местного улова рыбы.
Селин и Ангот сотрудничают с представителями этих племен в партнерстве, которое было создано Центром наук об окружающей среде и гигиене Массачусетского технологического института.
«Эти сообщества пытаются вернуться к более традиционному образу жизни и хотят есть больше рыбы, но они заражены», - говорит Ангот. «Поэтому они спросили нас: «Когда мы сможем безопасно есть столько рыбы, сколько хотим? Когда мы можем предположить, что концентрация ртути будет достаточно низкой, чтобы мы могли регулярно есть рыбу?»
Чтобы ответить на эти вопросы, команда смоделировала уровень загрязнения рыбы в восточной части штата Мэн, который может возникнуть в результате накопления унаследованных выбросов, если отложить принятие мер по сокращению выбросов ртути. Исследователи использовали простую модель озера, адаптированную и примененную в Массачусетском технологическом институте в сотрудничестве с коллегами из Мичиганского технологического университета, которая имитирует циркуляцию ртути в столбе, представляющем слои атмосферы, озеро и отложения под ним. Модель также имитирует превращение ртути в метилртуть, ее более токсичную форму, которая может биоаккумулироваться в рыбе.
«В целом мы обнаружили, что чем дольше мы ждем снижения глобальных выбросов, тем больше времени потребуется, чтобы достичь безопасных концентраций метилртути в рыбе», - говорит Ангот. «По сути, если вы находитесь далеко [от любого антропогенного источника ртути], вы полагаетесь на всех остальных. Все страны должны сокращать выбросы, если вы хотите увидеть снижение загрязнения в очень отдаленном месте. Вот почему нам нужны глобальные действие."