Исследователи обнаружили, что вечная мерзлота в северном полушарии хранит огромное количество природной ртути, что имеет серьезные последствия для здоровья человека и экосистем во всем мире.
В новом исследовании ученые измерили концентрацию ртути в ядрах вечной мерзлоты на Аляске и подсчитали, сколько ртути осталось в вечной мерзлоте к северу от экватора со времен последнего ледникового периода.
Исследование показывает, что северные вечномерзлые почвы являются крупнейшим резервуаром ртути на планете, храня почти в два раза больше ртути, чем все другие почвы, океан и атмосфера вместе взятые.
Новое исследование было опубликовано сегодня в Geophysical Research Letters, журнале Американского геофизического союза.
«Это открытие меняет правила игры», - сказал Пол Шустер, гидролог из Геологической службы США в Боулдере, штат Колорадо, и ведущий автор нового исследования. «Мы провели количественную оценку пула ртути, чего раньше не делали, и результаты имеют большое значение для лучшего понимания глобального цикла ртути».
Потепление воздуха из-за изменения климата может привести к таянию большей части существующего слоя вечной мерзлоты в северном полушарии. Это таяние вечной мерзлоты может привести к выбросу большого количества ртути, которая потенциально может повлиять на экосистемы по всему миру. Ртуть накапливается в водных и наземных пищевых цепях и оказывает вредное неврологическое и репродуктивное воздействие на животных.
«Не было бы никаких экологических проблем, если бы все оставалось замороженным, но мы знаем, что Земля становится теплее», - сказал Шустер.«Хотя измерение скорости таяния вечной мерзлоты не входило в это исследование, таяние вечной мерзлоты создает потенциал для выброса ртути - это всего лишь физика».
Новые результаты имеют большое значение для понимания того, как Земля хранит ртуть, а также для здоровья человека и окружающей среды, по словам Джеймса Шенли, гидролога-исследователя из Геологической службы США в Монпелье, штат Вермонт, который не участвовал в новом исследовании..
«Это исследование является очень новым и делает большое открытие в области, которая ранее несколько игнорировалась», - сказал Шэнли. «Это показывает, что вечная мерзлота представляет собой огромный источник ртути, и если она оттает из-за изменения климата, ртуть может высвободиться, что может значительно увеличить глобальную ртутную нагрузку».
Решение неизвестного вопроса
Природная ртуть, обнаруженная в атмосфере, связывается с органическими веществами в почве, погребается в отложениях и замерзает в вечной мерзлоте, где остается в ловушке в течение тысяч лет, если только не освобождается в результате таких изменений, как оттаивание вечной мерзлоты.
Команда Шустера определила общее количество ртути, заключенной в вечной мерзлоте, используя полевые данные. В период с 2004 по 2012 год авторы исследования пробурили 13 кернов вечной мерзлоты на разных участках Аляски и измерили общее количество ртути и углерода в каждом керне. Они выбрали участки с разнообразными почвенными характеристиками, чтобы наилучшим образом представить вечную мерзлоту, встречающуюся во всем северном полушарии.
Шустер и его коллеги обнаружили, что их измерения согласуются с опубликованными данными о ртути в невечномерзлых 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 около 793 гигаграммов, или более 15 миллионов галлонов, ртути замерзло в северной вечной мерзлоте. Это примерно в 10 раз превышает объем всех антропогенных выбросов ртути за последние 30 лет, исходя из оценок выбросов за 2016 год.
Исследование также показало, что вся мерзлая и незамерзшая почва в северных районах вечной мерзлоты содержит в совокупности 1 656 гигаграммов ртути, что делает ее крупнейшим известным резервуаром ртути на планете. Этот бассейн содержит почти в два раза больше ртути, чем почвы за пределами северной области вечной мерзлоты, океана и атмосферы вместе взятых.
Влияние выброса ртути
Ученые до сих пор не уверены, какая часть хранимой ртути повлияет на экосистемы, если вечная мерзлота оттает. По словам Стива Себастьена, гидролога-исследователя из Лесной службы Министерства сельского хозяйства США в Гранд-Рапидсе, штат Миннесота, который не участвовал в новом исследовании, один из основных вопросов связан с тем, сколько ртути вымывается из почвы в окружающие водоемы.
Если ртуть транспортируется по водным путям, она может быть поглощена микроорганизмами и преобразована в метилртуть, сказал он. Эта форма ртути представляет собой опасный токсин, который вызывает у животных неврологические эффекты, варьирующиеся от двигательных нарушений до врожденных дефектов.
«Это исследование имеет значительный социальный аспект и аспект здоровья человека», - сказал Себастьен. «Последствия выброса этой ртути в окружающую среду потенциально огромны, потому что ртуть оказывает воздействие на организмы и может перемещаться вверх по пищевой цепочке, пагубно влияя на местные и другие сообщества».
Эдда Муттер, научный директор Межплеменного совета по водоразделу реки Юкон, сказала, что новое исследование демонстрирует, что таяние вечной мерзлоты может иметь серьезные последствия для местных экосистем и коренных общин в северном полушарии.
«Сельские общины на Аляске и в других северных районах ведут натуральный образ жизни, что делает их уязвимыми для метилртути, загрязняющей их продукты питания», - сказал Муттер. «Источники пищи важны для духовного и культурного здоровья туземцев, поэтому это исследование имеет серьезные медицинские и экономические последствия для этого региона мира».
Выбросы ртути также могут иметь далеко идущие глобальные последствия, считает Шэнли. По его словам, ртуть, выбрасываемая в атмосферу, может перемещаться на большие расстояния и влиять на сообщества и экосистемы, находящиеся за тысячи миль от места выброса.
Шустер считает, что исследование его команды дает политикам 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, моделирующее выброс ртути из вечной мерзлоты в результате изменения климата, и сказал, что эта работа меняет точку зрения ученых на глобальный цикл ртути.
«24 процента всей почвы над экватором - это вечная мерзлота, и в ней есть огромное количество запертой ртути», - сказал он. «Что произойдет, если вечная мерзлота оттает? Как далеко продвинется ртуть по пищевой цепочке? Это глобальные вопросы, на которые нам нужно ответить».