Het is een zonnige dag en de wijk Downtown Eastside in Vancouver bruist. Forenzen zijn woon-werkverkeer, bestelwagens leveren, winkeliers zijn winkeliers. En in een halve hectare tuin omringd door vier drukke straten, zijn de kleinste werknemers van de stad ook bezig.
Het zijn bijen, hier geplaatst door de non-profit Hives for Humanity, een groep die ernaar streeft gemeenschap te bouwen door bijenteelt. Maar de bijen doen meer dan honing maken en vriendschappen faciliteren. Ze volgen ook het nabijgelegen gebied op vervuiling, met een beetje hulp van het Pacific Centre for Isotopic and Geochemical Research lab aan de University of British Columbia.
Daar analyseren labdirecteur Dominique Weis en haar team de honing van de bijen om te bepalen wat erin zit.
"Honing is een weergave van [vervuilende] bronnen in een hyperlokale omgeving", zegt Kate Smith, een promovendus in het laboratorium van Weis. 'Bijen drinken water. Ze landen op de grond. Ze nemen stuifmeel op.' En natuurlijk drinken ze nectar en maken ze honing.
Het project begon drie jaar geleden toen de oprichter van Hives for Humanity Weis vroeg of ze kon zien of de honing die zijn bijen maakten veilig was om te eten. "Omdat ze voor de gek werd gehouden" voor het situeren van netelroos in een arme stedelijke buurt in plaats van een meer ongerepte, landelijke omgeving. Julia Common, de mede-oprichter van Hives for Humanity, samen met haar dochter, zegt: "Mensen maakten een grapje over het vinden van heroïne in de honing." Dat was maar een wrede grap, zegt Common, "maar het zette me aan het denken" of er misschien iets is anders gevaarlijk in de honing, zoals lood uit uitlaatgassen van auto's en vrachtwagens. Ze maakte kennis met Weis en het project ging van start.
Weis, Smith en haar team hebben met hulp van Hives for Humanity ongeveer 30 bijenkorven voor het pilootproject gesampled. Apiaristen gebruiken houten roerstaafjes om een beetje honing in een vooraf gereinigde container te scheppen. Ze kunnen niets metaal gebruiken, omdat metaal het monster zou kunnen vervuilen.
Een apiarist gebruikt een houten koffieroerder om honing te proeven van een frame in een bijenkorf bij Hastings Urban Farm. (Courtesy K. Smith) Weis, een geochemist die normaal gesproken Hawaiiaanse vulkanen bestudeert, heeft ontdekt hoe de honing kan worden omgezet in een oplossing die kan worden geanalyseerd. Om dit te doen, moet de honing worden opgelost in een oplossing en vervolgens worden verwarmd tot 7.000 Kelvin - heter dan het oppervlak van de zon. Vervolgens kan het worden geanalyseerd met een massaspectrometer, die sporenhoeveelheden elementen meet, zoals lood, cadmium of zink.
Bijen worden al tientallen jaren gebruikt als vervuilingsmonitor. In zijn eenvoudigste vorm zijn ze gewoon een kanarie in een kolenmijn: als een bijenkorf ziek is of zijn bijen afsterven, is er waarschijnlijk een soort vervuiling in de buurt. In de afgelopen jaren is monitoring per bij steeds geavanceerder geworden. De korf hoeft niet te lijden of te sterven om waardevolle informatie te verstrekken.
Omdat bijen duizenden bloemen op één dag bezoeken, meestal in een krappe straal van maximaal twee mijl rond hun bijenkorf, bedekken ze allebei goedkoop veel grond en bieden ze een sterk gelokaliseerde monitor. Je moet gewoon een bijenkorf openen, de honing oogsten en aan een reeks tests onderwerpen om precies te weten wat er in de omgeving is. In de loop der jaren zijn bijen, honing en was getest op fluoride, lood, zink, nikkel en kalium; meer gecompliceerde moleculen zoals naftaleen (een giftige verbinding afgeleid van koolteer, en ook het hoofdingrediënt in mottenballen); zelfs radioactieve verbindingen zoals cesium, tritium en plutonium.
Voor het grootste deel doen de bijen goed werk bij het detecteren van chemicaliën. Zolang je weet 'iets over de soorten stoffen waarnaar wordt gezocht', zegt Gene E. Robinson, directeur van het Carl R. Woese Instituut voor Genomische Biologie en de Illinois Bee Research Facility, beide aan de Universiteit van Illinois, ' het uitgangspunt is erg goed. "
“Wat is de chemie? Hoe zou [de stoffen] kunnen interageren met de ... omgeving waar je naar kijkt? 'Vraagt hij. Bijenwas is bijvoorbeeld een lipide en veel giftige chemicaliën zijn lipofiel, wat betekent dat ze aangetrokken worden door lipiden. Een experiment kan heel weinig van een giftige stof in honing aantonen, zelfs als het in de was aanwezig is, als de experimentator niet weet de was ook te testen. Toch voegt Robinson eraan toe dat de techniek "zeer nuttig kan zijn om sporen van stoffen die [bijen] tegenkomen te vergroten."
Maar soms leveren bijenmonitors verwarrende resultaten op: in een drie jaar durende studie in Los Alamos National Laboratory van 1994 tot 1996 vertoonden bijen in bijenkorven rond een lagune met radioactief afval waarvan bekend was dat ze zes radioactieve stoffen bevatten, consistente tekenen van besmetting van vier. De andere twee, tritium en natrium-22, "waren allemaal aanzienlijk verschillend van elkaar" in elk van de kasten, mogelijk omdat de bijen die elementen anders metaboliseren dan de anderen, schreef studie-auteur Tim Haarmann in een hoofdstuk in 2002, waarin hij zijn resultaten samenvatte . Toch concludeerde Haarmann dat "honingbijen inderdaad goede indicatoren zijn voor besmetting met radionucliden wanneer het in het milieu aanwezig is." Het gebruik van die gegevens voor iets specifiekers, zoals het volgen van veranderingen in de hoeveelheid straling in de loop van de tijd, of het vinden van een specifieke stralingsbron, blijft een uitdaging.
Sinds 2006 volgen bijen luchtvervuiling op de Duitse luchthaven van Frankfurt, de vierde drukste luchthaven van Europa, en een met een nieuwe terminal die momenteel in aanbouw is.
"Veel mensen zijn tegen het idee dat de luchthaven van Frankfurt groter wordt", zegt Bernd Grunewald, directeur van het Bee Research Institute aan de Universiteit van Frankfurt. "[Het luchtverkeer] zorgt voor veel problemen voor mensen die in de buurt van de luchthaven wonen." De bijenkorven op de luchthaven waren bedoeld om na te gaan of luchtvervuiling door de straalmotoren - om nog maar te zwijgen van alle bagagetrekkers, vrachtwagens voor het ontdooien van ijs, enzovoort - de gezondheid van de mens kon beïnvloeden.
Na 11 jaar studie heeft het team een schat aan gegevens over 16 chemicaliën, bekend als polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK's), in honing, stuifmeel en in mos. Deze PAK's zijn meestal afkomstig van het verbranden van fossiele brandstoffen, vooral bij lage temperaturen (zoals wanneer een straalmotor net opwarmt). Het team van Grunewald koos deze 16 omdat de Amerikaanse EPA ze beschouwt als 'prioritaire verontreinigende stoffen', wat betekent dat ze gereguleerd zijn en dat ze grondig worden bestudeerd. Ze worden ook allemaal beschouwd als giftig voor de menselijke gezondheid in voldoende grote hoeveelheden.
Niet verwonderlijk vond het team de aanwezigheid van PAK's in de honing op de luchthaven. Maar ze vonden ook bijna identieke hoeveelheden PAK's op hun controleplaats, een ongerept gebied in het Taunus-gebergte ten noorden van de stad.
Ten minste als het gaat om PAK's, "is de luchthaven net zo vervuild of niet-verontreinigd ... als de veronderstelde schone bijenstal", zegt Grunewald.
Dat betekent dat de straalmotoren van Duitsland opmerkelijk schoon zijn, of dat PAK's opmerkelijk persistent zijn. De laatste verklaring komt goed overeen met een studie uit 2009 van Italiaanse wetenschappers die PAK's vonden in honing en bijen van bijenkorven in de buurt van de luchthaven Ciampino in Rome en bijenkorven in een natuurreservaat. Deze resultaten 'versterken de veronderstelling dat PAK's een brede verspreiding in de omgeving vertonen', schreven de auteurs. Met andere woorden, misschien is deze vervuiling gewoon overal.
Algemeen, de oprichter van Hives for Humanity, gelooft eigenlijk dat stedelijke bijen misschien een beter dieet hebben dan landelijke bijen - er worden minder pesticiden en fungiciden gebruikt in een stad dan in een agrarisch gebied, en stedelijke bijen hebben een breed scala aan bloemen om van te nippen, vergeleken met landbouwbijen die mogelijk slechts één soort gewas bezoeken.
De volgende stap in al deze experimenten is om specifieker te worden. Als onderzoekers niet alleen kunnen bepalen of verontreinigende stoffen in het milieu aanwezig zijn, maar hun concentraties in de loop van de tijd kunnen volgen of ze naar de bron kunnen traceren, zou dat een enorm voordeel zijn. En dat is wat de UBC-wetenschappers hopen te doen.
"Alles op aarde heeft een unieke isotopische vingerafdruk", zegt Weis. "Lood van het verbranden van gelode benzine heeft een unieke isotopische signatuur. Lood van verfspaanders heeft een unieke isotopische signatuur." Sommige bijenkasten die ze bestuderen, bevinden zich in de buurt van de haven van Vancouver, vanaf 2015 de derde drukste haven van Noord-Amerika., waren de meest recente jaarstatistieken beschikbaar. Verschijnt er luchtvervuiling door de haven in de honing? Door zorgvuldig de isotopische handtekeningen van alle mogelijke bronnen van vervuiling vast te stellen - een project dat jaren zal duren - kunnen die bronnen vervolgens in de honing worden bepaald, Vancouverites een beter idee geven van waar vervuiling vandaan komt en hoe ze hun lucht kunnen zuiveren.
En wat betreft de oorspronkelijke vraag die Weis begon op het pad van het bestuderen van honing? Het is veilig. "We hebben het over tientallen delen per miljard [lood], aan de top", zegt Weis. "Wat het verbruik betreft, is er geen reden voor alarm, onze instrumenten zijn gewoon heel, heel gevoelig."
