Исследователи обнаружили, что вечная мерзлота в северном полушарии хранит огромное количество естественной ртути, что может привести к существенным последствиям для здоровья человека и экосистем во всем мире.
В новом исследовании ученые измерили концентрацию ртути в слое вечной мерзлоты на Аляске и подсчитали, сколько ртути было поглощено вечной мерзлотой к северу от экватора с момента последнего ледникового периода.
Исследование показывает, что северные вечномерзлые почвы являются крупнейшим резервуаром ртути на планете, хранящим почти в два раза больше ртути, чем все остальные почвы, океан и атмосфера в совокупности.
Новое исследование было опубликовано в журнале Американского геофизического союза Geophysical Research Letters.
«Это открытие является поворотным моментом», - сказал Пол Шустер (Paul Schuster), гидролог Геологической службы США в Боулдере, штат Колорадо, и ведущий автор нового исследования. «Мы определили количественный состав общего фонда ртути, что не было сделано ранее до нас, и результаты имеют глубокие последствия для лучшего понимания глобального цикла ртути».
Более теплые температуры воздуха из-за изменения климата могут растопить большую часть существующего слоя вечной мерзлоты в северном полушарии. Эта талая вечная мерзлота может высвободить большое количество ртути, которая может потенциально затронуть экосистемы по всему миру. Ртуть накапливается в водных и наземных пищевых цепях и оказывает вредное неврологическое и репродуктивное воздействие на животных.
«Не было бы никакой экологической проблемы, если бы все оставалось замороженным, но мы знаем, что Земля становится все теплее», - сказал Шустер. «Хотя измерение скорости оттаивания вечной мерзлоты не было частью этого исследования, талая вечная мерзлота дает возможность выпуска ртути - это просто физика».
Новые результаты имеют серьезные последствия для понимания того, как Земля хранит ртуть и какова опасность для здоровья человека и окружающей среды, по словам Джеймса Шэнли (James Shanley), исследователя-гидролога в Геологической службе США в Монтпилиере, штат Вермонт, который не участвовал в новых исследованиях.
«Это исследование является очень новым и делает большое открытие в области, которая ранее была несколько проигнорирована», - сказал Шанли. «Это показывает, что вечная мерзлота представляет собой огромный источник ртути, и если она оттаивает из-за изменения климата, ртуть может быть выпущена и может значительно увеличить глобальную дозу ртути».
Решение неизвестного вопроса.
Природная ртуть, взятая в атмосфере, связывается с органическим материалом в почве, зарывается в осадок и замерзает в вечной мерзлоте, где она остается в ловушке в течение тысяч лет, если не освобождается такими изменениями, как оттаивание вечной мерзлоты.
Команда Шустера определила общее количество ртути, заблокированной в вечной мерзлоте, с использованием полевых данных. В период с 2004 по 2012 год авторы исследования пробурили 13 вечномерзлых почвенных слоев из различных мест на Аляске и измерили общее количество ртути и углерода в каждом слое. Они выбрали участки с разнообразными характеристиками почвы, чтобы лучше всего представлять вечную мерзлоту по всему северному полушарию.
Шустер и его коллеги обнаружили, что их измерения согласуются с опубликованными данными о ртути в немерзлых и вечномерзлых почвах из тысяч других мест по всему миру. Затем они использовали свои наблюдаемые значения для расчета общего количества ртути, хранящейся в вечной мерзлоте в северном полушарии, и создали карту концентраций ртути в регионе.
Исследование показало, что приблизительно 793 гигаграмма или более 15 миллионов галлонов ртути заморожены в северной вечной мерзлоте. Это примерно в 10 раз превышает количество всех антропогенных выбросов ртути за последние 30 лет на основе оценок выбросов с 2016 года.
Исследование также показало, что вся замороженная и незамерзшая почва в северных районах вечной мерзлоты содержит объединенные 1,656 гигаграмма ртути, что делает ее крупнейшим известным резервуаром ртути на планете. Этот бассейн вмещает почти в два раза больше ртути, чем почвы за пределами северной области вечной мерзлоты, океана и атмосферы вместе взятых.
Последствия выброшенной ртути.
Карты концентраций ртути (микрограммы ртути на квадратный метр) в зонах вечной мерзлоты Северного полушария для четырех слоев почвы: 0-30 см, 0-100 см, 0-300 см и вечной мерзлоты. Карта вечной мерзлоты представляет собой ртуть, связанную с замороженным органическим веществом ниже глубины активного слоя (ALD) и глубиной более 300 см. Фото: Schuster и др. / GRL / AGU
Ученые до сих пор не уверены, сколько из хранившейся ртути повлияет на экосистемы, если вечная мерзлота оттаяла от глобальгого потепления. Один главный вопрос связан с тем, сколько ртути выщелачивается из почвы в окружающие водные пути, по словам Стива Себастьена (Steve Sebestyen), исследователя-гидролога Лесной службы Министерства сельского хозяйства США в Гранд-Рапидс, штат Миннесота, который не участвовал в новых исследованиях.
По его словам, если ртуть транспортируется по водным путям, ее могут поглощать микроорганизмы и превращать в метилртуть. Эта форма ртути представляет собой опасный токсин, который вызывает неврологические эффекты у животных, начиная от моторных нарушений и заканчивая врожденными дефектами.
Рыба и моллюски накапливают ртуть в форме метилртути. Метилртуть - это токсичное соединение способно накапливаться в организме и вызывать болезнь Минамата. Образуется, как правило, в результате метаболизма донных микроорганизмов при выбросе ртути в водоёмы. Токсичность больше, чем у ртути, за счёт более активного взаимодействия с сульфгидрильными группами ферментов и, следовательно, инактивации этих ферментов. Симптомы отравления сходны с отравлением тяжёлыми металлами (в частности, ртутью), но более выражено поражение нервной системы. Рыба является основным пищевым источником ртути для человека и животных. Отдельную опасность для здоровья наличие ртути в рыбе может представлять для кормящих, беременных и планирующих ребёнка женщин, а также маленьких детей.
«В этом исследовании есть значительный социальный и гуманитарный аспект», - сказал Себастьен. «Последствия этой ртути, выделяемой в окружающую среду, потенциально огромны, поскольку ртуть оказывает воздействие на организм на здоровье и может перемещаться по пищевой цепи, что отрицательно сказывается на местных и других общинах».
Эдда Муттер (Edda Mutter), научный руководитель Совета племен реки Юкон, сказала, что новое исследование демонстрирует, что оттаивание вечной мерзлоты может иметь серьезные последствия для местных экосистем и коренных общин в северном полушарии.
«Сельские общины на Аляске и других северных районах имеют образ жизни связанный с натуральным хозяйством и природой, что делает их уязвимыми для метилртути, загрязняющей их продовольствие», - сказала Муттер. «Источники питания важны для духовного и культурного здоровья туземцев, поэтому это исследование имеет серьезные последствия для здоровья и экономики для этого региона мира».
По словам Шанли, выпуск ртути из мерзлоты также может иметь далеко идущие глобальные последствия. Ртуть, выпущенная в атмосферу, может путешествовать на большие расстояния и может повлиять на сообщества и экосистемы за тысячи километров от места выпуска, сказал он.
Шустер считает, что исследования его команды дают политмейкерам и ученым новые цифры для работы и калибровки своих моделей, когда они начинают более подробно изучать это новое явление. Он намерен опубликовать еще одно исследование, в котором описывается выпуск ртути из вечной мерзлоты из-за изменения климата, и сказал, что эта работа поменяет взгляд ученых на глобальный цикл ртути.
«24 процента всей почвы над экватором - это вечная мерзлота, и в ней есть огромный бассейн запертой ртути», - сказал он. «Что произойдет, если растает вечная мерзлота? Насколько далеко будет распространяться ртуть в пищевой цепи? Это вопросы общей картины в целом, на которые нам нужно ответить».
Источник: phys.org
