Rune Dietz

1 Арктически изследователски център, Катедра по биология, Университет в Орхус, Frederiksborgvej 399, 4000 Роскилде, Дания

Андерс Мосбех

1 Арктически изследователски център, Катедра по биология, Университет в Орхус, Frederiksborgvej 399, 4000 Роскилде, Дания

Janne Flora

2 Катедра по антропология, Университет в Копенхаген, Øster Farimagsgade 5, 1353 Копенхаген K, Дания

Игор Еулаерс

1 Арктически изследователски център, Катедра по биология, Университет в Орхус, Frederiksborgvej 399, 4000 Роскилде, Дания

Свързани данни

Резюме

Въпреки отдалечеността на Северната вода, Северозападна Гренландия, местното население на Inughuit е засегнато от глобалното антропогенно замърсяване и изменението на климата. Използвайки междудисциплинарен подход, съчетаващ анализ на живак (Hg), информация за улова и исторически и антропологични перспективи, тази статия изяснява как традиционната диета е компрометирана от замърсяване с жизнено дърво, произхождащо от по-ниски ширини. В нов подход ние тук показваме как Inughuits в Avanersuaq са подложени на висока експозиция на Hg от ловената традиционна храна, състояща се предимно от морски морски птици и бозайници. Нарушаването на временния приемливо прием на Hg средно с фактор 11 (диапазон 7–15) през последните 20 години, както и на временния приемливо месечен прием с фактор 6 (диапазон 2–16), повишава здравето опасения. Излишъкът от селен (Se) в тъканите на дивата природа, включително нарвалите, показва моларни съотношения Se: Hg от 1,5, 2,3 и 16,7 в мускулите, черния дроб и матака, съответно, вероятно ще осигури известна защита срещу високата експозиция на Hg.

Електронен допълнителен материал

Онлайн версията на тази статия (10.1007/s13280-018-1033-z) съдържа допълнителен материал, който е достъпен за оторизирани потребители.

Въведение

Меркурий (Hg) и по-специално метил-Hg биомагнифицира и присъства в цялата арктическа хранителна верига, оставяйки високо трофични морски видове птици и бозайници с висока телесна тежест (Dietz et al. 1996; AMAP 1998). Приблизително 200-300 тона Hg се транспортират годишно до Арктика чрез атмосферни и океански процеси на дълги разстояния и океански течения от различни антропогенни дейности в средните ширини, подчертавайки световния характер на замърсяването с Hg (AMAP 1998, 2011; Berg et al . 2001; Lindberg et al. 2001; Lu et al. 2001). Неотдавнашен фокус върху Интегриране на изследванията и политиката на живака в променящия се свят “току-що беше публикуван в специален раздел за живака в Ambio, разглеждащ обширните глобални проблеми и ефекти от употребата, емисиите и глобалния транспорт на Hg през целия свят (напр. Чен и Driscoll 2018). Въпреки че Hg е естествен елемент, антропогенната активност в световен мащаб е довела до многократно увеличение на Hg в арктическата среда в сравнение с доиндустриалните времена (Dietz et al. 2006, 2009; Braune et al. 2011). Освен това се предвижда емисиите на Hg да се увеличат допълнително, освен ако не се прилагат нови технологии за намаляване на замърсяването на електроцентралите, работещи на въглища (Streets et al. 2009).

Преглед на литературата за древни проучвания за времеви тенденции разкрива, че концентрациите на Hg са се увеличили почти 20 пъти от началото на индустрията през 1850 г. (Dietz et al. 2009). Тези наблюдения са потвърдени от актуализирано проучване върху полярни мечки Ursus maritimus за Северна водна Полиния (Pikialasorsuaq, наричано по-долу СЕГА; Dietz et al. 2011). Проучванията върху меките тъкани, консумирани от популациите на арктическите инуити, обаче са по-малко ясни. Rigét et al. (2011) прилага статистически стабилен метод за 83 времеви серии от Hg в арктическа биота, събрани през последните 2-3 десетилетия. По време на разследвания период обаче не се наблюдава последователна тенденция в тъканите и видовете от околополюсната Арктика, най-вероятно поради факта, че повечето времеви редове са твърде кратки, за да открият значителни тенденции. Налице е обаче тенденция към увеличаване на концентрациите на Hg в морските видове в Северна Канада и Западна Гренландия в сравнение със Северноатлантическия Арктика. Въпреки това, данните са твърде оскъдни, за да се установят сигурни тенденции във времето за всички консумирани видове в общности, разположени от двете страни на СЕГА, както и други арктически райони.

В допълнение към Hg, набор от хлорирани, бромирани и флуорирани устойчиви органични замърсители (УОЗ) са транспортирани до Арктика и са изследвани по отношение на техните ефекти, географски и времеви тенденции и експозиция на хората. СЕГА обаче не е най-изложеното място за тези замърсители и следователно не представлява особен интерес в настоящото проучване (AMAP 1998, 2003, 2004, 2009, 2015; Dietz et al. 2013a, b; Letcher et 2010 г.).

Материали и методи

Лов за издръжка и избор на диета

Излагане на живак

Няма данни за концентрациите на Hg в месото за всеки вид или година през 20-годишния период, обхващащ 1993–2013. Следователно наборът от данни за Hg, използван в настоящото проучване, беше или извлечен от публикувана литература, или анализиран от прясно събрано месо, т.е. мускулни проби, проведени по проекта NOW. Химичният анализ за Hg последва докладвани по-рано методи за извличане на елементи (Søndergaard et al. 2011; Sonne et al. 2014). Всяка мускулна проба беше лиофилизирана и хомогенизирана, докато останалите тъкани бяха анализирани като такива. За всяка проба съдържанието на сухо тегло беше гравиметрично определено и подпробата беше подложена на микровълново разграждане в 8 ml водна смес HNO3: MilliQ (1: 1, v: v). Разградените разтвори се разреждат с вода MilliQ и се анализират за широк спектър от микроелементи, въпреки че в настоящото проучване се използват само данни за Hg. ICP-MS Agilent 7900 CE е използван за количествено определяне в акредитираната лаборатория за микроелементи към Департамента по биология на университета в Орхус, Дания.

Анализите на временните тенденции на ловената дивеч във времето бяха извършени с помощта на R (R Core Team 2016). Преди статистическите анализи, индивидуалните ловни числа са били трансформирани, за да се получи нормалност и хомосцедастичност на дисперсията. За да се тества за временни тенденции, бяха приложени линейни регресионни анализи, използвайки индивидуални трансформирани в лога числа преследвани диви животни като зависима променлива и година като обяснителна променлива (напр. Dietz et al. 2004, 2011).

Средногодишната експозиция на Inughuit Hg, изразена на грам месо (g), в резултат на преследвания дивеч в Avanersuaq с течение на времето беше изчислена чрез комбиниране на данни за средния прием на месо от лова от 1993 до 2013 г. (Piniarneq 2015; Електронен допълнителен материал, Таблица S2) с данни за средните концентрации на Hg в месото, взети от публикувани и непубликувани проучвания на замърсители в Северозападна Гренландия (Фиг. 1; Таблица S3, S4). За да се обвърже годишният прием на Hg с ориентировъчните стойности, временното допустимо годишно приемане на Hg (PTYI) и временното допустимо месечно приемане на Hg (PTMI) за общността, приемайки средно индивидуално телесно тегло от 60 kg, бяха изчислени по следния начин ( Агенция за опазване на околната среда на САЩ 1997 г.):

за които средният брой на населението на Inughuit е 849, вариращ от 795 до 881 между 1993 и 2013.

взаимодействия

Временно Hg натоварване в ловената игра на Avanersuaq въз основа на средния лов от 1993 до 2013 (Piniarneq 2015) и средните Hg натоварвания в мускулната тъкан от публикуваните и непубликувани проучвания на замърсители в Гренландия (вж. Таблица S3 за подробности)

Резултати и дискусия

Дългосрочни промени в лова, диетата и експозицията на Hg

Между 1993 и 2013 г. ловците в Avanersuaq улавят средно 27 925 животни всяка година (фиг. S1, таблица S1). В абсолютни числа, първите пет (в низходящ ред) са съставени от малкия auk Alle alle (фиг. 2; 22 599 индивида или 81%), пръстеновидния тюлен Pusa hispida (фиг. 3; 2704 индивида или 10%), кайлата на Брюник Uria lomvia (1200 индивида или 4%), арктически заек Lepus arcticus (287 индивида или 1%) и брадат тюлен Erignathus barbatus (178 индивида или 1%; Таблица S1). Като се има предвид, че месото е средно 30% от масата на бозайник, тези ловни числа възлизат на приблизително 287 t общо консумирано месо (Таблица S4). Освен това, приблизително, се очаква подобно количество сала, черен дроб, бъбреци, сърце и черва да се консумират от кучетата на ловците. От масова гледна точка годишният внос на месо се състои предимно от пръстеновидни тюлени (27 t), последвани от нарвал Monodon monoceros (фиг. 4, 5; 5; 19 t), морж Odobenus rosmarus (15 t), брадат тюлен (9 т) и белуга Delphinapterus leucas (3 т) (фиг. 1; таблица S2).

Малките котки са най-многобройните ядени птици, но поради малките си размери те се нареждат до номер 10 по значение като хранителни ресурси в Северната вода (Снимка: Rune Dietz)

Пръстенените тюлени са един от най-важните хранителни ресурси в Северната вода, тъй като тя присъства и може да се ловува целогодишно (Снимка: Rune Dietz)

Нарвалите, ловувани в Avanersuaq, се ловят от каджак, където китовете се харпунират преди да бъдат отстреляни. Този традиционен метод на лов практически не води до загуба на лов (Снимка: Rune Dietz)

В допълнение към месото и матака, там се ловят нарвали за ценни бивни. Двете снимки са направени с разлика от 31 години. Вляво Масауна Кристиансен гледа бивня, докато синовете му избягват нарвала, уловен през юни 1984 г. Вдясно синът Мамарут Кристиансен се занимава с лов на нарвал, следвайки методите, научени от по-далеч през август 2015 г. (Снимки: Rune Dietz)

За повечето от видовете ловът показва годишни колебания без забележими тенденции през периода на данните. Въпреки това процентът на улов на моржове, белуга, арктически заек, малка кокошка, обикновен гилеоз Uria aalge, обикновен гад Somateria mollissima и чернонога котешка риса tridactyla е спаднал значително с 4–11% година -1 през последните 2 десетилетия, докато процентът на улов на muskox Ovibus moschatus, caribou Rangifer tarandus и тюлен на арфа Pagophilus groenlandicus се е увеличил значително с 8–14% годишно −1 (Фиг. 1, S1, S2).

Съществува доста голяма разлика в личните предпочитания за това каква част от тялото на животното се консумира, в зависимост от района на Avanersuaq, сезона, вида, ловеца и, разбира се, случая. Разговорите с местното население показват, че някои органи като черен дроб и бъбреци може да са по-малко популярни, отколкото преди, и че предимно по-възрастните поколения продължават да ги ядат и в наши дни. Отбелязваме обаче, че някои местни специалитети имат органи като основни съставки и те обикновено се ядат от повечето. Някои видове като брадат тюлен и бяла мечка Ursus maritimus черен дроб обаче никога не се консумират поради тяхното токсично натоварване с витамин А.

Добре е документирано, че по-голямата част от Hg в месото присъства като метил-Hg (Dietz et al. 1990; Wagemann et al. 1998), Hg вид, който лесно (95%) се поема над чревната стена и следователно е токсичен към бозайници (Берлин 1986; СЗО 1993; Мори и сътр. 2012; Дитц и сътр. 2013в). Следователно месото е основният източник на излагане на човешки Hg, свързано с консумация на диви животни, представляващо до 70% от Hg, погълнато от консумация на различни тъкани, включително черен дроб, бъбреци, сърце, черва и мазнини (Dietz et al. 2017) . С прогнозния среден годишен приток от 46 g Hg година -1 (диапазон: 33–62 g Hg година -1), PTYI беше средно надвишен с фактор 11 пъти (диапазон: 7–15 пъти; Таблица S4) . Това прегрешение би било още по-голямо, ако бяха включени други тъкани от тези морски бозайници и птици, от риби и от други незаписани предмети.

Сезонни промени в лова, диетата и експозицията на Hg

Сезонно Hg натоварване в ловената игра на Avanersuaq въз основа на средния лов от 1994 до 2014 (Piniarneq 2015) и средните Hg натоварвания в мускулната тъкан от настоящото проучване и публикувани и непубликувани проучвания на замърсители в Гренландия (вж. Таблица S5 за подробности)

Горната оценка, ориентирана към месото, със сигурност е подценяване на излагането на ловците, както и тлъстината, а за част от населението се консумират и черен дроб, бъбреци и черва. Тъй като годишното количество месо средно възлиза на около 86 т през последните 2 десетилетия, общата годна за консумация част от дивата природа (годни за консумация меса също съставляват около 30%), включително притока на месо, вероятно е по-близо до 172 т годишно -1. Необходимо е обаче и значително количество за хранене на шейни кучета (вж. Дискусията по-долу). Колко местна храна се яде на ловец на ден е несигурно, тъй като литературните стойности варират от доста ниска оценка от 169 g на ден -1 (изчислена за цялата Гренландия; n = 2245 между 2005 и 2008 г.) до доста висока оценка от 943 g ден -1 (за района на остров Белчър за 1995–1996; Wein et al. 1996; Jeppesen et al. 2012). Ние изчисляваме, че средният дневен прием за Avanersuaq е близо 500 g на ден -1 и би довел до годишно търсене на диви животни от 155 t годишно -1 за средното население на инуитите (Фиг. 7). Това е значително повече от нашата оценка на приема на месо, оценена на 80 t, в резултат на лова на диви животни.

Човешкото население на Qaanaaq през последните 4 десетилетия, представено за Qaanaaq спрямо населени места (Статистика за Гренландия 2017)

Кучешките шейни са и са важни по време на зимния лов. Броят на шейните кучета обаче намалява в цяла Гренландия, включително в Avanersuaq, поради по-неблагоприятни ледени условия, по-дълги сезони на откритите води и факта, че броят на професионалните ловци намалява (Снимка: Rune Dietz)

Друг фактор, който може да повлияе на количеството местна храна, достъпна за общността, е колко от дивеча се търгува в Royal Greenland и Inughuit Seafood в Qaanaaq, създадени през 2014 г. Днес основната търговия е гренландската камбала Reinhardtius hippoglossoides. За морските видове бозайници количествата варират значително от година на година, докато средно около 8,7 t се търгуват годишно през периода 1987–2016; Статистика за Гренландия 2017). В исторически план по-голямата част от това количество се отнася до нарвални продукти (81%), неуточнено тюленово месо, което не се търгува от 2007 г. (11%), и продукти от белуга (6,8%), докато месото от морж представлява по-малко от 0,6% поради относително малкия квота и основното й използване за хранене на кучета (фиг. 9). Тъй като по-голямата част от продуктите от нарвал и белуга (88% или 7,7 t годишно -1) са тяхната кожа (матак), която сама по себе си няма високо Hg или POP натоварване за разлика от прикрепения мазнини (Dietz et al. 2004). Следователно тази търговия намалява здравословното потребление на този важен ресурс на mattak.

Годишна търговия с диви животни и риболов на камбала в Гренландия (в тонове) с морски дарове Inughuit и Royal Greenland в Qaanaaq през последните 3 десетилетия (Статистика за Гренландия 2017)

Излагане на хора и продоволствена сигурност

Това, което се квалифицира на местно ниво като замърсено или безопасно, е едновременно конкретно и размито както по отношение на това как се проявява замърсяването, така и по отношение на това как хората се ориентират по съответния начин. Приемът на Hg се характеризира със сезонни вариации, които вървят ръка за ръка с миграцията на животните и моделите на лов. Следователно концентрацията на Hg едва ли може да се каже, че е постоянна или универсална нито при нарвалите, нито при хората. Вместо това те ще варират, тъй като ловците и техните семейства се ориентират към различни ресурси в ловния календар. Въпреки че някои може да разпознаят високите нива на Hg, присъстващи в самия нарвал, неговият матак е широко признат като източник на храна, който съдържа някои от най-важните витамини и минерали, които правят човешкия живот и оцеляването възможни в тази част на света.

Излагане на живак и селен

Налице е значително количество информация за здравословните хранителни вещества, мастни киселини и витамини, но задълбоченото описание на тези теми би премахнало фокуса върху въпроса за Hg в тази статия. Следователно AMAP (2009) Оценка на човешкото здраве завърши и потвърди „Арктическата дилема“, описана първо във втората оценка на AMAP за човешкото здраве в Арктика (AMAP 2003), че: „Традиционната храна е важна в хранително, културно, икономическо и духовно отношение, но е и основният източник на излагане на УОЗ и метали. Независимо от това, резултатите от тази оценка подкрепят важността на насърчаването на консумацията на традиционна храна след предоставяне на информация, която позволява информиран избор. "

Заключение и перспективи за бъдещето на северните води

Препоръки

Изчислените изчислени експозиции на Hg трябва да бъдат проверени чрез обвързване на индивидуалния успех на лова с експозицията на Hg, наблюдавана в кръвта и косата в бъдещи програми. Освен това все още липсват надлъжни здравни проучвания на Hg и проучвания на човешка генна среда в Гренландия. И накрая, информацията за сезонните промени в експозицията на човека трябва да се вземе предвид при извършване на географски сравнения в Арктика.

Електронен допълнителен материал

По-долу е връзката към електронния допълнителен материал.