Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Mercury (Hg) is a naturally occurring element, but is also regarded as a global pollutant due to its toxicity. Historically, Hg from natural and anthropogenic emissions has accumulated in permafrost, resulting in a significant Hg storage. As global warming proceeds, the permafrost soils thaw and Hg is reemitted back into the atmosphere and its global Hg cycle. The aquatic and anoxic environments arising after thaw promote Hg methylation, resulting in potently neurotoxic methylmercury (MeHg) that easily bioaccumulates in food-webs and poses a threat to both humans and wildlife. There is currently a research gap regarding the exact impacts of permafrost thaw on mercury release, quantity and speciation. To establish a base for future research, this study aims to compile and evaluate the state-of-the-art knowledge on the total amount of Hg stored in permafrost soils and how Hg methylation is impacted by thawing. I conclude that there is indeed a significant amount of Hg stored in permafrost regions, although the exact amounts are debated and regional variabilities are large. Further, permafrost thaw gives rise to landscape level Hg methylation hotspots. The methylation rates are however controlled by several different factors, most importantly dissolved organic matter abundance and chemical composition, nutrient availability, temperature and microbial activity. Mercury methylation is thus a very complex but impactful process, with still remaining research gaps that will need to be resolved.

Kvicksilver (Hg) är ett naturligt förekommande grundämne, men anses också vara ett globalt förorenande ämne på grund av dess toxicitet. Historiskt har Hg från naturliga och antropogena utsläpp ackumulerats i permafrost, vilket skapat ett stort kvicksilverförråd. I takt med att den globala uppvärmningen fortskrider tinar permafrosten, vilket leder till att Hg släpps tillbaka ut i atmosfären och dess globala Hg cykel. De akvatiska och anoxiska miljöerna som uppstår efter att permafrosten tinat har hög potential för metylering av Hg, vilket resulterar i produktion av neurotoxiskt metylkvicksilver (MeHg) som lätt bioackumuleras i näringskedjorna och utgör en risk för både människor, fisk och vilt. I dagens läge finns en kunskapslucka kring exakt hur permafrostens tinande påverkar utsläpp och speciering av Hg, samt vilka kvantiteter det rör sig om. För att kunna utgöra en bas för framtida forskning syftar den här studien till att sammanfatta och utvärdera dagens kunskapsläge kring kvantiteterna Hg lagrat i permafrostjordar samt hur metylering av Hg påverkas när permafrosten tinar. Jag drar slutsatsen att det finns en signifikant mängd Hg lagrad i permafrost, även om de exakta kvantiteterna är omdiskuterade och det finns stora regionala skillnader. Tinande permafrost ger dessutom upphov till miljöer med mycket stor potential för metylering av Hg sett till hela landskapet. Metyleringshastigheten påverkas dock av flera olika faktorer, huvudsakligen förekomsten av och den kemiska kompositionen på löst organiskt material, tillgången till näringsämnen, temperatur och mikrobiell aktivitet. Metylering av Hg är därför en komplex och effektfull process innehållande många kunskapsluckor som behöver studeras vidare.