Многолетнюю мерзлоту нарекли ненадежным местом захоронения опасных отходов

Выбросы ртути из районов залегания многолетней мерзлоты к 2300 году вырастут на 14-200 процентов, а его накопление в организмах обитающих в Арктике рыб — на 222 процента. Кроме того, в окружающую среду уже начали попадать кадмий и никель, ранее замороженные в толще пород, их концентрации в почвах Ямала составляют уже 1-4 и 1000-1500 миллиграмм на килограмм соответственно. В будущем присутствует также риск высвобождения радионуклидов из захороненных радиоактивных отходов и изменения структуры микробных сообществ из-за активации древних микроорганизмов. Всему этому способствует резкое таяние многолетней мерзлоты на фоне потепления климата. Статья опубликована в журнале Nature Climate Change.

Глобальное потепление приводит к деградации многолетней мерзлоты, которая усугубляет изменения климатической системы: через оттаявшую толщу многолетнемерзлых пород в атмосферу поступает древний термогенный метан из нижележащих горных пород. Помимо этого образуется и новый метан, ведь органическое вещество, ранее законсервированное во льдах, становится доступным для микробного разложения. Однако эмиссия парниковых газов — не единственный риск, который таяние многолетней мерзлоты несет для биосферы. Поскольку места залегания многолетнемерзлых пород, как правило, находятся за полярным кругом и на большом расстоянии от крупных населенных пунктов, считалось, что они хорошо подходят для захоронения опасных биологических, химических и радиоактивных отходов, и потому они активно использовались для их размещения. Нарушение целостности таких пород может привести к попаданию опасных веществ в сопредельные среды.

Схема расположения источников потенциальной угрозы для биосферы в слоях многолетней мерзлоты: активном (сезонно тающем), многолетнемерзлом и едоме (древнем подмерзлотном рельефе, сложенном лёссами и льдом и богатом органическим веществом).

Ученые под руководством Кимберли Майнер (Kimberley R. Miner) из Калифорнийского технологического института исследовали риски контакта законсервированного живого и неживого вещества с сопредельными средами при деградации многолетней мерзлоты в арктической зоне. В качестве первого риска они указали нарушение структуры микробных сообществ. Потепление приведет к обнажению огромного количества древних микроорганизмов. В одних только Стордаленских болотах Швеции было обнаружено 1907 ранее не описанных вирусных популяций, причем около 58 процентов этих вирусов все еще были активны. Об опасности древних микроорганизмов для здоровья человека пока нельзя утверждать, но они однозначно вступят в конкурентную борьбу за экологические ниши в местных микробных сообществах и сыграют роль своеобразных инвазивных видов, что может привести к нарушению структуры тысячелетиями формировавшихся экосистем.

Концептуальная схема биогеохимических потоков экотоксикантов из толщи многолетнемерзлых пород в сопредельные среды.

Также авторы исследования обратили внимание на загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами и радионуклидами, накопленными в толще многолетнемерзлых пород. В зоне распространения таких пород сосредоточено порядка 600 тысяч тонн ртути. По прогнозам ученых к 2300 году выбросы этого металла из мерзлоты вырастут на 14-200 процентов, а его биоаккумуляция в рыбах — на 222 процента. Уже сейчас после попадания в почву до 70 процентов ртути поглощается растительностью и может быть передано дальше по пищевым цепям. На полуострове Ямал открытые горные работы в зоне многолетней мерзлоты привели к росту концентраций тяжелых металлов в почве до опасных уровней: кадмия до 1-4 миллиграмма на килограмм, никеля до 1000-1500 миллиграмм на килограмм, ртути до 4-120 миллиграмм на килограмм. Авторы отметили, что недавно в Арктике были захоронены отработавшее ядерное топливо и атомные подводные лодки, чья суммарная радиоактивность исчисляется 8,86×1015 беккерелей. Размещение таких отходов может усугубить радиационную обстановку в регионе, так как в ходе таяния мерзлоты они могут проникнуть в сопредельные среды. Среди основных механизмов распространения загрязнения окружающей среды разными типами экотоксикантов ученые назвали атмосферный и водный переносы, а также миграции арктических животных, особенно птиц.

Деградация многолетней мерзлоты — критическая точка в потеплении климата, которая в настоящее время слабо интегрирована в прогнозы изменения климата. Так, в углеродные бюджеты, принятые странами-участницами Парижского соглашения, эмиссия парниковых газов вследствие таяния мерзлоты вообще не включена. В самих же прогнозах эмиссии из толщи многолетнемерзлых пород не учитывается фотокарбоксилирование в присутствии ионов железа, что занижает оценки таких выбросов как минимум на 14 процентов.