Erik Björn lab

Forskargrupp Vi studerar kemiska och biologiska processer av spårmetaller, från molekylär nivå till ekosystemnivå.

Vårt forskningsprogram fokuserar på studier av kvicksilvers (Hg) biogeokemiska kretslopp. Omsättning av Hg orsakar betydande miljöproblem och Hg klassas av Världshälsoorganisationen som en av tio kemikalier som utgör störst hot mot global folkhälsa. Metylkvicksilver (MeHg) utgör ett särskilt problem för människors hälsa eftersom det är en neurotoxisk substans som bioackumuleras och biomagnifierar i den akvatiska näringsväven, vilket potentiellt kan orsaka hög exponering för människor via konsumtion av fisk. Det uppskattas att 10 % av barn födda i Sverige, och totalt 1,8 miljoner barn per år inom EU, innan födsel har exponerats för högre Hg-nivåer än vad som anses vara ofarligt.

Vi studerar hur kvicksilvers kemiska struktur (speciering) styr mekanismer och kinetik för reaktioner som är centrala för kvicksilvers omsättning i miljön. Vår målsättning är att både förstå sådana processer på molekylär nivå och att klargöra deras betydelse i ekosystem. Vi studerar framförallt metylerings- och redox reaktioner och bioackumuleringsprocesser av kvicksilver. Dessa processer är i stor utsträckning en konsekvens av interaktioner mellan Hg och olika typer av mikroorganismer och vår forskning bedrivs därför i gränsområdet mellan biogeokemi och mikrobiologi.

För att uppnå forskningens målsättningar utvecklar vi analytiska metoder och experimentella strategier för att bestämma molekylär struktur av Hg-föreningar (inklusive bindning av Hg till mikrobiella cellmembran), koncentrationer och termodynamiska stabilitetskonstanter för föreningar och hastighetskonstanter för deras bildning och nedbrytning. Vi genomför experimentella studier i både kontrollerade modellsystem av varierande komplexitet och på naturliga system under realistiska förhållanden. De viktigaste analytiska teknikerna och forskningsmetoderna för vårt arbete inkluderar:

Kromatografi – masspektrometritekniker, särskilt GC- och LC-ICPMS och LC-ESIMS/MS. Dessa används för selektiv bestämning av spårmetallföreningar i låga koncentrationer, och ofta i kombination med användning av isotopanrikade ”tracers”.
Röntgenspektroskopi, särskilt synkrotronbaserade tekniker, för att ytterligare karakterisera kemisk struktur av spårmetallföreningar.
Termodynamiska och kinetiska modelleringar för att bestämma kemisk speciering och hastighetskonstanter för reaktioner.
Vibrationsspektroskopi och mikroskopitekniker för att karakterisera fysiologiska och morfologiska egenskaper hos mikrobiella celler och biofilmer.
Karakterisering av mikrobiella samhällen och akvatiska näringsvävar i samarbete med mikrobiologi- och ekologiforskare.
Inkorporering av mekanistisk processförståelse i regionala och globala biogeokemiska modeller och näringsvävsmodeller för Hg i samarbeten med partners.