Jak zmiany klimatyczne wpływają na zanieczyszczenia w oceanach.
Ocean ociepla się, zakwasza i traci tlen – co jest dobrze udokumentowanymi konsekwencjami zmiany klimatu. Jednak mniej uwagi poświęcono wpływowi tych zmian na zanieczyszczenia w środowisku morskim.
W nowym badaniu zbadano interakcję pierwiastków śladowych ze zmianą klimatu. Wyniki opublikowano w czasopiśmie Nature Komunikacja Ziemia i środowisko.
Zdarzenia klimatyczne uwalniają więcej zanieczyszczeń
„Chcieliśmy zrozumieć, w jaki sposób zmiany klimatyczne wpływają na pierwiastki śladowe – jest to obszar, w którym jak dotąd przeprowadzono bardzo niewiele badań” – wyjaśnia dr Rebecca Zitoun, chemik morski w Centrum Badań Oceanicznych GEOMAR Helmholtz w Kilonii i współautorka książki studiuje u swojego chorwackiego kolegi, dr Sašy Marcinka z Instytutu Ruđera Boškovicia w Zagrzebiu. „Zbadaliśmy zarówno źródła wywołane działalnością człowieka, jak i źródła naturalne”.
Metale takie jak ołów, rtęć i kadm przedostają się do oceanów nie tylko w wyniku działalności człowieka, takiej jak przemysł lub spalanie paliw kopalnych. Źródła naturalne również zmieniają się ze względu na zmiany klimatyczne: podnoszący się poziom mórz, wylewy lub wysychanie rzek, topnienie lodu morskiego i lodowce – wszystkie te procesy mobilizują i zwiększają przepływ zanieczyszczeń.
W badaniu podsumowano ustalenia grupy roboczej Wspólnej Grupy Ekspertów ONZ ds. Naukowych Aspektów Ochrony Środowiska Morskiego (GESAMP), skupiającej się na zanieczyszczeniach metalami w oceanie. Grupa robocza została zainicjowana przez dr Sylvię Sander, profesor morskich zasobów mineralnych w firmie GEOMAR i byłą szefową Laboratoriów Badań nad Środowiskiem Morza w Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej (MAEA) w Monako. Christoph Völker z Instytutu Alfreda Wegenera i Centrum Badań Polarnych i Morskich im. Helmholtza (AWI) również wnosi swój wkład z Niemiec.
„Nasza grupa robocza skupiła się na wpływie zmian klimatycznych i gazów cieplarnianych na zanieczyszczenia w oceanie” – wyjaśnia dr Sander. Jednym z przykładów takich skutków jest rosnący poziom rtęci w wodach Arktyki: topnienie lodowców, topnienie wiecznej zmarzliny i erozja wybrzeży powodują uwalnianie większej ilości rtęci ze źródeł naturalnych. Stanowi to szczególne zagrożenie dla społeczności utrzymujących się z tradycyjnego rybołówstwa, ponieważ rtęć gromadzi się w łańcuchu pokarmowym i może przedostać się na nasze talerze w wyniku spożycia skażonych ryb.
Ludzkie źródła toksycznych metali
„Działalność człowieka zwiększyła globalny przepływ metali toksycznych, takich jak ołów, dziesięciokrotnie i rtęć od trzech do siedmiu razy w porównaniu z poziomem sprzed epoki przemysłowej” – mówi profesor Sander, podając inny przykład. „Pierwiastki toksyczne, takie jak srebro, są coraz częściej wykrywalne w wodach przybrzeżnych, a powstają w wyniku spalania węgla i rosnącego stosowania nanocząstek srebra w produktach antybakteryjnych”. Ponadto transport i wykorzystanie tworzyw sztucznych przyczyniają się do rozprzestrzeniania się metali ciężkich. Tworzywa sztuczne mogą wiązać metale takie jak miedź, cynk i ołów z wody. Te związane zanieczyszczenia mogą również przedostać się do łańcucha pokarmowego.
W przyszłości udział człowieka w metalach ciężkich może jeszcze wzrosnąć ze względu na rosnącą eksploatację oceanów.
Pierwiastki śladowe w wodzie morskiej są wrażliwe na zmiany klimatyczne
Zmiany klimatyczne, takie jak rosnąca temperatura mórz, zakwaszenie oceanów i wyczerpywanie się tlenu, wpływają na pierwiastki śladowe na różne sposoby.
Wyższe temperatury wody zwiększają biodostępność i pobieranie pierwiastków śladowych, takich jak rtęć, przez organizmy morskie. Dzieje się tak, ponieważ wyższe temperatury przyspieszają metabolizm, zmniejszają rozpuszczalność tlenu i zwiększają wentylację skrzeli, co prowadzi do przedostawania się większej liczby metali do organizmów i gromadzenia się w ich ciałach.
Ponieważ ocean pochłania większość dwutlenku węgla (CO2) uwalniany przez człowieka, staje się bardziej kwaśny – spada poziom pH. Zwiększa to rozpuszczalność i biodostępność metali, takich jak miedź, cynk czy żelazo. Efekt jest szczególnie wyraźny w przypadku miedzi, która w wyższych stężeniach jest wysoce toksyczna dla wielu organizmów morskich.
Ponadto rosnące wyczerpywanie się tlenu, szczególnie w strefach przybrzeżnych i na dnie morskim, zwiększa toksyczne działanie pierwiastków śladowych. Stresuje to organizmy żyjące bezpośrednio w dnie morskim lub na dnie morskim, takie jak małże, kraby i inne skorupiaki.
Podwójne obciążenie: zanieczyszczenia i zmiany klimatyczne
Działalność człowieka wpływa na ilość zanieczyszczeń w regionach przybrzeżnych na dwa sposoby: bezpośrednio poprzez uwalnianie substancji zanieczyszczających do środowiska oraz pośrednio poprzez wpływ wywołanych przez człowieka zmian klimatycznych na źródła naturalne.
Badanie pokazuje jednak również, że nadal nie ma wystarczających danych na temat wpływu zmian klimatycznych na zanieczyszczenia w oceanach. Grupa robocza wzywa do wzmożenia badań nad nowymi i słabo zbadanymi substancjami zanieczyszczającymi. Ponadto należy opracować lepsze modele i dostosować przepisy w celu poprawy kontroli wpływu substancji zanieczyszczających na morza.
Dr Rebecca Zitoun: „Aby lepiej zrozumieć wpływ na ekosystemy i zdrowie ludzkie, musimy uzupełnić luki w wiedzy na temat interakcji między substancjami zanieczyszczającymi a zmianami klimatycznymi oraz opracować ustandaryzowane metody, które dostarczają porównywalnych danych na całym świecie”. Jest to kluczowy krok w kierunku wzmocnienia ochrony mórz i opracowania zrównoważonych rozwiązań dla wrażliwych obszarów przybrzeżnych.
Odniesienie: „Wpływ zmian klimatycznych na transport, los i biogeochemię zanieczyszczeń pierwiastkami śladowymi w przybrzeżnych ekosystemach morskich” Rebecca Zitoun, Saša Marcinek, Vanessa Hatje, Sylvia G. Sander, Christoph Völker, Manmohan Sarin i Dario Omanović, 4 października 2024 r., Komunikacja Ziemia i środowisko.
DOI: 10.1038/s43247-024-01679-y
