По мере того как арктическая вечная мерзлота тает с беспрецедентной скоростью, она высвобождает значительное количество ртути, представляя серьезную угрозу для пищевой цепи и зависящих от нее сообществ. Ученые из Калифорнийского университета в Дорнсайферазработали усовершенствованный метод оценки этого риска.
Река Юкон течет на запад через Аляску к Берингову морю, размывая арктическую вечную мерзлоту вдоль своих берегов и перенося осадочные породы вниз по течению. В этих отложениях скрывается ртуть. Поскольку Арктика в результате изменения климата нагревается в четыре раза быстрее, чем в среднем по миру, ртуть, хранившаяся в вечной мерзлоте тысячелетиями, размывается реками и попадает в окружающую среду.
В недавнем исследовании ученые Дорнсайфского колледжа литературы, искусств и наук при Университете Южной Калифорнии представили более точный метод измерения количества ртути, высвобождаемой реками из вечной мерзлоты, и оценки общего количества ртути, ожидающей выброса.
Токсичный металл представляет угрозу для окружающей среды и здоровья 5 млн человек, проживающих в арктической зоне, более 3 млн из которых живут в районах, где вечная мерзлота, как ожидается, полностью исчезнет к 2050 году.
«В Арктике может находиться гигантская ртутная бомба, которая вот-вот взорвется», — говорит соавтор исследования Джош Уэст, профессор наук о Земле и экологических исследований в Университете Южной Калифорнии в Дорнсайфе. Ртуть перемещается из воздуха в землю и воду
Естественная циркуляция атмосферы планеты имеет тенденцию перемещать загрязняющие вещества в сторону высоких широт, что приводит к накоплению ртути в Арктике, объясняет Уэст. По его словам, вечная мерзлота накопила столько ртути, что ее количество может превзойти количество в океанах, почвах, атмосфере и биосфере вместе взятых.
В Арктике растения поглощают ртуть, затем отмирают и становятся частью почвы, которая в итоге замерзает в вечную мерзлоту. В течение тысяч лет концентрация ртути накапливается в замерзшей почве, пока она не оттает, что становится все более распространенным явлением в связи с изменением климата.
Исследовательская группа сосредоточила свое внимание на двух северных деревнях в бассейне реки Юкон на Аляске: Бивер, расположенную примерно в 100 милях к северу от Фэрбенкса, и Хуслиа, находящуюся в 250 милях к западу от Бивера.
Предыдущие методы оценки уровня ртути, в которых использовались образцы керна из верхних трех метров вечной мерзлоты, различались и имели ограничения, связанные с глубиной отбора проб. Стремясь к большей точности, команда проанализировала ртуть в отложениях на речных берегах и песчаных отмелях, проникнув в более глубокие слои почвы.
«Река может быстро мобилизовать большое количество отложений, содержащих ртуть», — говорит Изабель Смит. Исследователи обнаружили, что уровень ртути в отложениях соответствует более высоким оценкам, полученным в ходе предыдущих исследований. Этим подтверждается, что образцы отложений являются надежным показателем содержания ртути и дают более точное представление о скрытых опасностях вечной мерзлоты.
Кроме того, команда использовала данные дистанционного зондирования со спутников, чтобы следить, как быстро меняется русло реки Юкон естественным образом с течением времени. Эти изменения в пути реки очень важны, поскольку влияют на количество отложений, содержащих ртуть, вымываемых из берегов реки и откладывающихся на песчаных отмелях.
Понимание этих динамических сдвигов крайне важно, поскольку помогает исследователям прогнозировать перемещение ртути. В мелкозернистых осадках содержалось больше ртути, чем в отложениях с крупными зернами, что указывает на типы почв, представляющих большую опасность.
«Учет всех этих факторов должен дать нам более точную оценку общего количества ртути, которое может быть высвобождено при дальнейшем таянии вечной мерзлоты в следующие нескольких десятилетий», — сказал Смит.
В настоящее время ртуть, выделяемая в окружающую среду при таянии вечной мерзлоты, не представляет собой острой токсической угрозы, ее воздействие нарастает со временем. Воздействие увеличивается по мере ее накопления в пищевой цепи, особенно в рыбе и дичи, которые потребляет человек.
Уэст отмечает, что риск заражения через питьевую воду минимален, большая часть воздействия ртути на человека происходит через пищу. Исследователи также подчеркивают, что река размывает берега, мобилизует отложения, содержащие ртуть, и переоткладывает на песчаных отмелях и пляжах вдоль берегов.
По словам Уэста, в реках заново накапливается значительное количество ртути. Чтобы действительно понять, насколько велика угроза, которую представляет ртуть, исследователи должны понять процессы эрозии и перезахоронения.
Долгосрочные последствия могут быть разрушительными, особенно для арктических общин, зависящих от охоты и рыболовства. По словам Смита, десятилетия воздействия, особенно при повышении уровня по мере выброса ртути, могут нанести огромный ущерб окружающей среде и здоровью людей, живущих в этих районах. По словам исследователей, они надеются, что разработанные ими инструменты позволят более точно оценить «ртутную бомбу», чтобы ее обезвредить.
Ранее исследование показало, что глобальное потепление может превратить тундру из поглотителя углерода в его источник, чем усилить изменение климата. Исследование подчеркивает необходимость создания подробных климатических моделей и дальнейшего изучения географических и временных вариаций реакции экосистем.