W miarę jak wieczna zmarzlina Arktyki topnieje w niespotykanym dotąd tempie, uwalniane są znaczne ilości niebezpiecznej rtęci, stwarzając poważne zagrożenie dla łańcucha pokarmowego i zależnych od niej społeczności. Naukowcy z USC Firma Dornsife opracowała ulepszoną metodę oceny tego ryzyka.
Rzeka Jukon płynie na zachód przez Alaskę w kierunku Morza Beringa, powodując erozję arktycznej wiecznej zmarzliny wzdłuż jej brzegów i transportując osady w dół rzeki. W tym osadzie czai się toksyczny pasażer na gapę: rtęć.
W miarę jak Arktyka ociepla się w wyniku zmiany klimatu, nagrzewając się nawet czterokrotnie szybciej niż średnia światowa, rtęć sekwestrowana w wiecznej zmarzlinie od tysiącleci jest niszczona przez rzeki i uwalniana do środowiska.
W niedawnym badaniu naukowcy z USC Dornsife College of Letters, Arts, and Sciences wprowadzili dokładniejszą metodę pomiaru ilości rtęci uwalnianej z wiecznej zmarzliny przez rzekę i oszacowania całkowitej rtęci oczekującej na uwolnienie.
Toksyczny metal stanowi zagrożenie dla środowiska i zdrowia 5 milionów ludzi żyjących w strefie arktycznej, z czego ponad 3 miliony żyje na obszarach, gdzie oczekuje się, że wieczna zmarzlina całkowicie zniknie do 2050 roku.
„W Arktyce może znajdować się gigantyczna bomba rtęciowa, która czeka na eksplozję” – mówi współautor badania Josh West, profesor nauk o Ziemi i badań środowiskowych na USC Dornsife. Rtęć przemieszcza się z powietrza do ziemi i do wody
Podróż Merkurego: od powietrza do wiecznej zmarzliny
Naturalna cyrkulacja atmosferyczna planety ma tendencję do przenoszenia substancji zanieczyszczających w kierunku dużych szerokości geograficznych, co powoduje akumulację rtęci w Arktyce – wyjaśnia West. „Ze względu na sposób, w jaki zachowuje się chemicznie, wiele zanieczyszczeń rtęcią trafia do Arktyki. Wieczna zmarzlina zgromadziła tak dużo rtęci, że może przewyższać łączną ilość rtęci w oceanach, glebach, atmosferze i biosferze” – powiedział.
W Arktyce rośliny pochłaniają rtęć, następnie obumierają i stają się częścią gleby, która ostatecznie zamarza, tworząc wieczną zmarzlinę. Przez tysiące lat stężenie rtęci wzrasta w zamarzniętej glebie, aż do jej rozmrożenia, co jest zjawiskiem coraz częstszym ze względu na zmiany klimatyczne.
Zespół badawczy, w skład którego wchodzą współpracownicy z Caltech, Międzyplemienna Rada ds. Zlewni rzeki Jukon, MITi Uniwersytet Technologiczny w Delft w Holandii skupili swoje badania wokół dwóch północnych wiosek w dorzeczu rzeki Jukon na Alasce: Beaver, położonego około 160 km na północ od Fairbanks; i Huslia, 250 mil na zachód od Beaver.
Poprzednie metody szacowania poziomu rtęci, które wykorzystywały próbki rdzenia z trzech najwyższych metrów (około 10 stóp) wiecznej zmarzliny, różniły się nawet czterokrotnie i napotykały ograniczenia ze względu na głębokość pobierania próbek.
Szukam czegoś większego dokładnośćzespół kierowany przez USC Dornsife przeanalizował rtęć w osadach na brzegach rzek i łachach, przenikając do głębszych warstw gleby. „Rzeka może szybko zmobilizować duże ilości osadów zawierających rtęć” – stwierdziła Isabel Smith, doktorantka na USC Dornsife i współautorka badania.
Naukowcy odkryli, że poziomy rtęci w osadach były zgodne z wyższymi szacunkami z poprzednich badań, potwierdzając, że próbki osadów stanowią wiarygodną miarę zawartości rtęci i zapewniają głębszy wgląd w ukryte zagrożenia związane z wieczną zmarzliną.
Teledetekcja i erozja osadów
Ponadto zespół wykorzystał dane teledetekcyjne z satelitów do monitorowania szybkości zmiany biegu rzeki Jukon, który w naturalny sposób zmienia się w czasie. Te zmiany w biegu rzeki są znaczące, ponieważ wpływają na to, ile osadów zawierających rtęć ulega erozji z brzegów rzek i osadza się wzdłuż łach. Zrozumienie tych dynamicznych zmian ma kluczowe znaczenie, ponieważ pomaga badaczom przewidzieć ruch rtęci.
Co ciekawe, osady o drobniejszych ziarnach zawierały więcej rtęci niż osady o grubych ziarnach, co sugeruje, że określone typy gleby mogą stwarzać większe ryzyko.
„Biorąc pod uwagę wszystkie te czynniki, powinniśmy dokładniej oszacować całkowitą ilość rtęci, która może zostać uwolniona w wyniku dalszego topnienia wiecznej zmarzliny w ciągu następnych kilku dekad” – powiedział Smith.
Jak wielkie spustoszenie może wyrządzić rtęć?
Chociaż rtęć środowiskowa uwalniana z topniejącej wiecznej zmarzliny nie stanowi obecnie poważnego zagrożenia toksycznego, jej skutki nasilają się z biegiem czasu. Narażenie wzrasta w miarę gromadzenia się metalu w łańcuchu pokarmowym, szczególnie w rybach i dziczyznie spożywanych przez ludzi.
West zauważa, że ryzyko skażenia poprzez wodę pitną jest minimalne. „Nie mamy do czynienia z sytuacją taką jak Flint w stanie Michigan” – mówi. „Większość ludzi narażonych na rtęć następuje poprzez dietę”.
Naukowcy podkreślają również, że chociaż rzeka powoduje erozję brzegów i mobilizuje osady zawierające rtęć, to jednocześnie ponownie osadza te osady na łachach i plażach wzdłuż brzegów.
„Istnieje kolejna warstwa złożoności” – mówi West. „Rzeki ponownie zakopują znaczną ilość rtęci. Aby naprawdę zrozumieć, jak duże zagrożenie stwarza rtęć, musimy zrozumieć zarówno procesy erozji, jak i ponownego zakopania”.
Mimo to długoterminowe skutki mogą być katastrofalne, szczególnie dla społeczności arktycznych zależnych od łowiectwa i rybołówstwa.
„Dziesiątki lat narażenia, zwłaszcza przy rosnącym poziomie w miarę uwalniania się większej ilości rtęci, mogą mieć ogromne żniwo dla środowiska i zdrowia osób mieszkających na tych obszarach” – powiedział Smith.
Naukowcy wyrażają nadzieję, że opracowane przez nich narzędzia umożliwią bardziej precyzyjną ocenę „bomby rtęciowej” w nadziei, że może ona zostać rozproszona.
Odniesienie: „Zapasy rtęci w nieciągłej wiecznej zmarzlinie i ich mobilizacja przez migrację rzek w dorzeczu Jukonu”: M. Isabel Smith, Yutian Ke, Emily C. Geyman, Jocelyn N. Reahl, Madison M. Douglas, Emily A. Seelen, John S. Magyar, Kieran BJ Dunne, Edda A Mutter, Woodward W Fischer, Michael P Lamb i A Joshua West, 15 sierpnia 2024 r., Listy z badań środowiskowych.
DOI: 10.1088/1748-9326/ad536e
Badanie zostało sfinansowane przez amerykańską Narodową Fundację Naukową, Amerykańskie Towarzystwo Geologiczne i Instytut Zrównoważonego Rozwoju Resnick w Caltech.
