Многие мили ручьев и рек в Соединенных Штатах и других странах загрязнены токсичными металлами в кислых стоках, стекающих с заброшенных горнодобывающих предприятий, и на некоторых участках были вложены значительные средства в очистку кислых шахтных стоков. Новое исследование, основанное на данных долгосрочного мониторинга на четырех участках в западной части Соединенных Штатов, показывает, что усилия по очистке могут позволить пострадавшим ручьям восстановиться до почти естественных условий в течение 10-15 лет после начала работ по борьбе с выбросами.
Четыре затронутых горнодобывающей промышленностью водосборных бассейнов, расположенных в горнодобывающих районах Калифорнии, Колорадо, Айдахо и Монтаны, были определены как объекты Суперфонда в соответствии с Законом о комплексном реагировании на окружающую среду, компенсации и ответственности (CERCLA), который помогает финансировать очистку мест захоронения токсичных отходов в США. Они являются одними из немногих участков дренажа кислых шахт, где ученые провели расширенные исследования для мониторинга эффективности восстановительных работ.
«Хорошие новости от них всех заключаются в том, что инвестиции Superfund могут восстановить качество воды и экологическое здоровье ручьев», - сказал Дэвид Хербст, научный сотрудник Калифорнийского университета в Санта-Круз и соавтор статьи о новых открытиях для будет опубликовано в июньском номере журнала Freshwater Science. В настоящее время статья доступна в Интернете.
В течение последних двух десятилетий Хербст наблюдает за ручьями, пострадавшими от дренажа кислотных шахт из шахты Левиафан в центральной части Сьерра-Невады. Новое исследование было разработано на основе дискуссий, которые он провел с другими учеными, участвовавшими в долгосрочных исследованиях подобных мест.
«Таких долгосрочных исследований затронутых водосборных бассейнов не так много, и, объединив наши данные, мы могли бы определить общие тенденции восстановления между этими разными участками», - сказал Хербст..
Чтобы оценить восстановление водной жизни в ручьях и реках, сильно загрязненных заброшенными шахтами, исследователи объединили данные долгосрочного мониторинга за периоды 20 и более лет. Они использовали водных насекомых и других разнообразных беспозвоночных (таких как плоские черви и улитки) в качестве индикаторов восстановления экологического здоровья, а близлежащие незагрязненные ручьи служили эталоном для сравнения.
Даже при различных сочетаниях токсичных металлов и различных методах обработки, используемых для контроля загрязнения на каждом участке, исследования зафиксировали успешное восстановление до почти естественных условий в течение 10-15 лет. Большая часть выздоровления была быстрой в течение первых нескольких лет лечения.
«Эти многообещающие результаты и общие пути предполагают, что даже серьезные экологические проблемы могут быть решены при условии усилий и инвестиций», - сказал Хербст.
Исследование также показало, что сайты имеют общие ответы, несмотря на различия в видах водной жизни, встречающихся в этом обширном географическом регионе. Общие привычки питания, модели развития и поведенческие характеристики объединили реакцию речных беспозвоночных на сокращение выбросов металлических загрязнителей.
Виды с такими чертами, как питание водорослями, долгий жизненный цикл и цепляние за поверхность камней, становились все более распространенными, поскольку токсичность со временем снижалась. Виды, которые были более распространены при более высоких концентрациях металлов, имели такие черты, как быстрое развитие, короткие жизненные циклы, питание отложениями органического вещества и способность быстро уходить со дна, дрейфуя в потоке воды.
Наиболее чувствительными к токсичным металлам видами являются подёнки, веснянки и ручейники. Во всех водотоках гибель этих чувствительных насекомых происходила на уровне токсичности, предсказанном лабораторными биологическими анализами на основе комбинированных уровней присутствующих токсичных металлов.
«Конвергенция этих реакций по всем ручьям и на уровне, согласующемся с тем, как устанавливаются критерии качества воды, поддерживает руководящие принципы, установленные для того, какие химические условия защищают ручьи и речные экосистемы», - сказал Хербст..
Аддитивная токсичность присутствующих металлов определяет реакцию на загрязняющие вещества, отметил он, показывая, что стандарты качества воды должны основываться на комбинированных присутствующих металлах, а не на каждом металле по отдельности. Другими словами, даже если уровень токсичности металла ниже его уровня токсичности, когда он присутствует вместе с другими металлами, комбинированный эффект может превышать переносимость водной флорой и фауной.
«Крайне важно учитывать этот фактор при применении стандартов качества воды для металлов», - сказал Хербст.
Другими соавторами исследования являются Уильям Клементс из Университета штата Колорадо в Форт-Коллинзе, Мишель Хорнбергер и Терри Шорт из Геологической службы США в Калифорнии и Кристофер Мебейн из Геологической службы США в Айдахо.