Mercure - les sols forestiers du nord-est des É.-U. sont les plus contaminés

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Selon une nouvelle étude tenue dans 10 états, le sol des forêts du nord-est des États-Unis ont des concentrations élevés en mercure. Le sol pourrait naturellement séquestrer le métal toxique. Les sols riches en carbone dans les forêts du nord-est des É.-U. contiennent jusqu'à 16 fois plus de mercure que les sols des forêts du sud-est du pays.

Entre 5,000 et 8,000 tonnes de mercure, un métal toxique, pollue l'atmosphère annuellement selon l'EPA. Bien que des sources naturelles comme les volcans, peuvent émettre une partie de ce mercure, la majorité du polluant vient de sources industrielles comme les centrales électriques au charbon. Une partie du mercure descend sur les forêts où les arbres, le paillis de feuilles au sol et le sol lui-même en absorbe une partie.

Le mercure s'accumule dans les forêts depuis la révolution industrielle. Par conséquent, les scientifiques croient qu'au travers la planète, les forêts pourraient emmagasiner des dizaines, peut-être des centaines de milliers de tonnes de mercure, selon l'auteur en chef de l'étude, Daniel Obrist, un professeur de recherche associé au Desert Research Institute, une section du Nevada System of Higher Education.

Mais les chercheurs en savent très peu sur la distribution géographique de ces dépôts de mercure, selon Obrist. Ils ne comprennent pas très bien non plus si les changements climatiques pourraient accélérer le cycle du mercure dans l'atmosphère. Les scientifiques veulent comprendre où aboutit ultimement le mercure parce qu'il peut se faire délaver de l'atmosphère ou ruisseler sur les sols forestiers pour aboutir dans les cours d'eau où il peut s'accumuler dans la chaîne alimentaire aquatique.

L'équipe d'Obrist a fait un inventaire systématique des concentrations de mercure dans 14 forêts aux États-Unis. Ils ont prélevé 12 spécimens de sol de chaque forêt. En laboratoire, les chercheurs ont analysé les spécimens pour calculer leur concentrations en mercure et en carbone.

Les chercheurs ont trouvé qu'en général, les sols aux latitudes plus élevées contenaient plus de mercure que ceux à des latitudes plus au sud. Par exemple, les concentrations de mercure étaient 16 fois plus élevées dans des spécimens de sol venant d'une forêt dans le Maine que ceux d'une forêt en Floride. Les chercheurs pensent qu'à cause d'une plus importante exposition au soleil qui pourrait provoquer le mercure de s'évaporer, pourrait expliquer que le mercure reste moins longtemps dans les sols plus au sud et augmenterait la migration du métal du sud vers le nord.

Les concentrations plus élevées de mercure venaient aussi avec une plus haute tenure en carbone, probablement parce que le mercure se fixe souvent sur des molécules organiques, selon Obrist. Des niveaux élevés de carbone pourraient expliquer pourquoi les sols des forêts plus nordiques contiennent plus de mercure, selon lui. Dans des climats plus frais, la matière organique se décompose plus lentement, ce qui pourrait faciliter l'accumulation du mercure dans le sol, ajoute-t-il.

Mais les changements climatiques pourraient bouleverser cette tendance, selon Sue Natalie du département de biologie à l'université de la Floride. Les températures plus élevées pourraient accélérer la vitesse de décomposition, permettant au mercure de s'échapper dans l'atmosphère et éventuellement polluer les cours d'eau.

Ce procédé pourrait être particulièrement inquiétant aux latitudes plus nordiques, car ces régions se réchauffent plus rapidement que le reste de la planète, selon Obrist. La recherche sur cette question devrait continuer, dit-il: "Nous avons très très peu de données expérimentales qui nous montre ce qui arrive au mercure si nous perdons le carbone."
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"Soils Of Northern U.S. Forests Are High In Mercury
Pollution: Carbon-rich northern soil may sequester the toxic metal

The carbon-rich soils in northern U.S. forests contain up to 16 times as much mercury as do soils in southern forests, according to a new study conducted in 10 states (Environ. Sci. Technol., DOI: 10.1021/es104384m).

Between 5,000 and 8,000 tons of mercury, a toxic metal, enter the atmosphere annually, according to the Environmental Protection Agency. While natural sources, such as volcanoes, emit some of the mercury, much of it originates from industrial sources, such as coal-burning power plants. Some of the mercury settles in forests, where trees, leaf litter, and soil absorb it.

Anthropogenic mercury has accumulated in forests since the Industrial Revolution. As a result, scientists suspect that globally, forests could store tens to hundreds of thousands of tons of the metal, says the study's lead author, Daniel Obrist, an associate research professor at the Desert Research Institute, the environmental research arm of the Nevada System of Higher Education.

But researchers know little about the geographical distribution of those mercury deposits, Obrist says. Nor do they have a clear understanding of whether a warming climate could cause that mercury to cycle more quickly into the atmosphere. Scientists want to understand mercury's fate because it can wash from the atmosphere or from forest floors to water bodies, where it can accumulate in the aquatic food chain.

So Obrist's team conducted a systematic inventory of mercury concentrations in 14 forests across the continental U.S. They collected 12 soil samples from each forest. In the lab, the researchers freeze-dried and milled the samples. Then, they analyzed the samples' mercury and carbon concentrations.

The researchers found that, in general, soils at higher latitudes contained more mercury than those at lower latitudes. For example, mercury concentrations were an average of 16 times higher in soil samples collected from a forest in Howland, Maine, than they were in samples from Gainesville, Fla. The researchers think that the low latitudes' greater sun exposure, which can cause mercury evaporation, shortens the metal's lifetime in southern soils and could drive migration of the metal from south to north.

Greater mercury concentrations also correlated with higher carbon content, likely because mercury often binds to organic molecules, Obrist says. High carbon levels may help explain why northern forest soils contain more mercury, he says. In cool climates, organic matter decomposes slowly, which may enable mercury to accumulate in the soil, he says.

But climate change could disrupt this pattern, says Sue Natali, a postdoctoral fellow in the biology department at the University of Florida. Rising temperatures could speed decomposition rates, leading mercury to escape to the atmosphere and to eventually pollute water bodies.

That process could be a particular concern at northern latitudes, which are warming more quickly than the rest of the globe, Obrist says. Research on this question should continue, he says: "We have very, very little experimental data that shows what actually happens with mercury if we lose the carbon.""

Excerpts from article published in Chemical Engineering News here: http://pubs.acs.org/cen/news/89/i17/8917scene.html