Арктические реки окрашиваются в оранжевый цвет: учёные нашли источник токсичного железа

Реки в горах Брукса на Аляске приобретают отчётливый оранжевый оттенок. В прошлом году та же группа исследователей впервые задокументировала эту аномалию, обнаружив в воде токсичные железные частицы, губительные для обитателей рек. В новом исследовании, опубликованном в журнале Communications Earth & Environment, учёные подтвердили: источник загрязнения — тающая вечная мерзлота. Они также описали два механизма, с помощью которых оттаивающая почва «ржавеет» реки и как прогнозировать распространение этого процесса.

«Это уже происходит в России и будет происходить везде, где есть подходящая геология и повышение температуры, — заявил в пресс-релизе Тим Лайонс, соответствующий автор исследования и биохимик из Калифорнийского университета в Риверсайде. — Это началось как канарейка в угольной шахте в горах Брукса, но теперь эти канарейки щебечут повсюду».

Согласно публикации, основное объяснение обесцвечивания вод связано с деградацией вечной мерзлоты. Таяние создаёт новые пути в почвенных слоях для взаимодействия воды с соединениями, такими как железо, которые в противном случае оставались бы глубоко в земле на протяжении тысячелетий. В ходе последнего исследования учёные подтвердили, что это справедливо как для высокогорных, так и для низменных регионов, хотя и с некоторыми различиями.

В высокогорьях потепление и таяние естественным образом запускают кислотный дренаж пород — процесс, который обычно наблюдается вблизи действующих или заброшенных шахт. «Когда пирит (серный колчедан) встречается с водой, он распадается, — объяснил Лайонс. — Он расщепляется на железо и серу, образуя серную кислоту, а также сульфаты и другие токсичные металлы. Когда железо, растворённое в кислой воде, смешивается с кислородом, оно превращается в ржавоподобные частицы, которые окрашивают воду и оставляют оранжевый осадок на дне».

В низинах процесс идёт иначе. Там в водно-болотных угодьях живут микроорганизмы. По мере таяния вечной мерзлоты их сообщества меняют состав и активность. Эти бактерии потребляют железо, преобразуют его в водорастворимые формы и высвобождают обратно в воду. Там растворённые соединения контактируют с кислородом и — снова ржавеют.

Любое из этих явлений по отдельности опасно. Вместе же кислота и ржавчина распространяются на огромные территории северной Аляски. Мелкие железные частицы могут переноситься течением более чем на 100 километров. Экологические последствия катастрофичны: реки мутнеют, водоросли задыхаются под слоем осадка, популяции насекомых сокращаются, жабры рыб забиваются ржавыми частицами.

«Можно было бы подумать, что если какая-то экосистема и может укрыться от последствий потепления и большого человеческого следа, то именно эта, — сказал Лайонс, имея в виду отдалённые природные районы, где происходит изменение. — Но это не так. Безопасного места нет».

В то же время недавние исследования показали, что будущее загрязнение можно прогнозировать. Существует небольшая задержка между таянием и попаданием железа в реки. Тёплое лето с глубоким снежным покровом может сигнализировать о масштабном «ржавлении» в следующем году. Комбинируя эти данные с мониторингом температуры грунта, местные власти могут попытаться минимизировать ущерб.

«Это нельзя исправить, когда процесс уже начался, — признал Лайонс. — Но мы можем предупредить людей вниз по течению и усердно работать над защитой мест, которые пока ещё безопасны и менее уязвимы для ржавления».

Вопрос остаётся открытым. Если вечная мерзлота тает даже в самых удалённых уголках Аляски, высвобождая токсины, которые хранились тысячи лет, и окрашивая реки на сотни километров, — то что произойдёт, когда аналогичные процессы затронут регионы Сибири и Канады? Там плотность населения, инфраструктуры, городов и трубопроводов несопоставимо выше. Кто предупредит людей вниз по течению Енисея, Оби и Лены?