В новом исследовании ученые измерили концентрацию ртути в кернах вечной мерзлоты на Аляске и оценили, сколько ртути было задержано в вечной мерзлоте к северу от экватора со времени последнего ледникового периода.Исследование показывает, что северные вечномерзлые почвы являются крупнейшим резервуаром ртути на планете, в них хранится почти вдвое больше ртути, чем во всех других почвах, океане и атмосфере вместе взятых.Новое исследование было опубликовано сегодня в Geophysical Research Letters, журнале Американского геофизического союза.«Это открытие меняет правила игры», — сказал Пол Шустер, гидролог Геологической службы США в Боулдере, штат Колорадо, и ведущий автор нового исследования. «Мы подсчитали количество ртути, чего раньше не делали, и результаты имеют большое значение для лучшего понимания глобального цикла ртути».
Повышение температуры воздуха из-за изменения климата может привести к оттаиванию большей части существующего слоя вечной мерзлоты в северном полушарии. Эта тающая вечная мерзлота может высвободить большое количество 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.
«Если бы все оставалось замороженным, не было бы проблем с окружающей средой, но мы знаем, что Земля становится теплее», — сказал Шустер. «Хотя измерение скорости таяния вечной мерзлоты не было частью этого исследования, таяние вечной мерзлоты дает возможность высвобождения ртути — это просто физика».По словам Джеймса Шанли, гидролога-исследователя из Геологической службы США в Монпелье, штат Вермонт, который не участвовал в новом исследовании, новые результаты имеют большое значение для понимания того, как Земля хранит ртуть, а также для здоровья человека и окружающей среды.«Это исследование является очень новым и представляет собой большое открытие в области, которая ранее несколько игнорировалась», — сказал Шенли. «Это показывает, что вечная мерзлота представляет собой огромный источник ртути, и если она тает из-за изменения климата, ртуть может высвободиться и значительно увеличить глобальное бремя ртути».Решение неизвестного вопроса
Природная ртуть, обнаруженная в атмосфере, связывается с органическими веществами в почве, погребается в осадках и замерзает в вечной мерзлоте, где она остается в ловушке в течение тысяч лет, если не высвобождается в результате таких изменений, как таяние вечной мерзлоты.Команда Шустера определила общее количество ртути в вечной мерзлоте, используя полевые данные. В период с 2004 по 2012 год авторы исследования пробурили 13 кернов вечной мерзлоты на различных участках Аляски и измерили общее количество ртути и углерода в каждом керне. Они выбрали участки с разнообразным набором характеристик почвы, чтобы наилучшим образом представить вечную мерзлоту всего северного полушария.
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 создания карты концентраций ртути в регионе.
Исследование показало, что примерно 793 гигаграмма, или более 15 миллионов галлонов ртути, заморожено в северной вечной мерзлоте. Это примерно в 10 раз превышает количество 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 общей сложности 1656 гигаграмм ртути, что делает ее крупнейшим известным резервуаром ртути на планете.
В этом бассейне содержится почти в два раза больше ртути, чем в почвах за пределами северной области вечной мерзлоты, океана и атмосферы вместе взятых.Эффекты высвобожденной ртутиУченые до сих пор не уверены, какая часть хранящейся ртути повлияет на экосистемы, если вечная мерзлота растает.
По словам Стива Себастьена, гидролога-исследователя лесной службы Министерства сельского хозяйства США в Гранд-Рапидс, штат Миннесота, который не принимал участия в новом исследовании, один из основных вопросов заключается в том, сколько ртути будет вымываться из почвы в окружающие водные пути.По его словам, если ртуть будет транспортироваться по водным путям, она может быть поглощена микроорганизмами и преобразована в метилртуть. Эта форма ртути является опасным токсином, который вызывает неврологические эффекты у животных, начиная от двигательной недостаточности и заканчивая врожденными дефектами.
«В этом исследовании есть важный социальный аспект и аспект здоровья человека», — сказал Себастьен. «Последствия выброса этой ртути в окружающую среду потенциально огромны, потому что ртуть оказывает воздействие на здоровье организмов и может перемещаться по пищевой цепочке, отрицательно влияя на местные и другие сообщества».Эдда Муттер, научный директор Межплеменного совета по водоразделам реки Юкон, заявила, 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 коренных жителей, поэтому это исследование имеет большое значение для здоровья и экономики этого региона мира».
По словам Шенли, выброс ртути может иметь далеко идущие глобальные последствия. По его словам, выброшенная в атмосферу ртуть может перемещаться на большие расстояния и может повлиять на сообщества и экосистемы за тысячи миль от места выброса.Шустер считает, что исследование его команды дает политикам и ученым новые цифры, с которыми они могут работать и калибровать свои модели, когда они начинают более подробно изучать это новое явление.
Он намеревается выпустить еще одно исследование, моделирующее выброс ртути из вечной мерзлоты из-за изменения климата, и сказал, что эта работа меняет взгляд ученых на глобальный цикл ртути.«24 процента всей почвы над экватором — это вечная мерзлота, и в ней есть огромный резервуар заблокированной ртути», — сказал он. «Что произойдет, если вечная мерзлота растает? Как далеко ртуть продвинется вверх по пищевой цепочке?
Это общие вопросы, на которые нам нужно ответить».