Таяние мерзлоты повысило содержание металлов в реках Аляски

Исследователи Калифорнийского университета в Дэвисе связали потепление и оттаивание вечной мерзлоты с ростом содержания металлов в шести водосборах хребта Брукс на северо-западе Аляски. Воду собирали летом 2022–2024 годов, а результаты опубликовали в журнале AGU Advances. На одном участке реки Салмон концентрация металлов была до 70 раз выше обычной даже примерно в 97 километрах ниже места, где загрязнённая вода поступала в реку.

Как кислый дренаж возникает без шахты

Вечная мерзлота обычно ограничивает движение грунтовых вод верхними слоями почвы. Когда грунт оттаивает, вода проникает глубже и начинает контактировать с минералами, которые долго находились в замороженной почве и породе.

В хребте Брукс есть сульфидные минералы, в том числе пирит. При окислении они могут образовывать серную кислоту и высвобождать железо, цинк, никель, медь, кадмий и другие элементы. Так появляется кислотный дренаж, хотя рядом нет рудника. Железо, соприкасаясь с воздухом, образует частицы окислов, и вода приобретает ржаво-оранжевый цвет.

Многолетние записи показали резкий скачок содержания сульфатов и цинка в 2019 году. Тогда после самого тёплого на тот момент лета на Аляске наступила снежная зима. По предположению исследователей, плотный снег утеплил почву и помешал ей снова промёрзнуть. Затем показатели постепенно снижались.

Механизм можно сравнить с условным фильтром, который раньше перекрывал воде путь вглубь. После частичного оттаивания вода проходит через более глубокие слои, растворяет вещества в породе и попадает в ручей уже с другим химическим составом. Но результат зависит от состава пород, разбавления, кислотности и способности воды нейтрализовать кислоту. Поэтому одна река может сильно изменить химический состав, а другая ниже по течению сгладит этот эффект.

Именно это произошло с основным руслом реки: по данным пресс-службы Калифорнийского университета в Дэвисе, оно не стало заметно кислее. Смешивание с другой водой могло частично нейтрализовать кислотность. При этом отдельные металлы перемещались на большие расстояния, поэтому показатель «до 70 раз выше обычного» относится к конкретному участку, а не ко всем шести водосборам.

Что известно о риске для людей

Высокая концентрация металлов в отдельной пробе сама по себе не доказывает, что жители получили опасную дозу. Для оценки риска нужно знать химическую форму элементов, долю растворённых и взвешенных частиц, степень разбавления, способность воды нейтрализовать кислоту и качество воды, которой люди действительно пользуются.

На момент публикации исследователи не сообщали об известных случаях вреда для жителей или о проблемах с питьевой водой, которые уже причиняли бы ущерб деревням. Это не доказательство полной безопасности всех водотоков, а ограничение имеющихся данных. Учёные продолжают изучать возможные последствия.

Более ранняя работа той же группы, опубликованная в 2024 году в журнале Communications Earth & Environment, описала 75 ручьёв Аляски, изменивших цвет. В оранжевой воде нашли больше железа, сульфатов и следовых металлов, а в одном притоке одновременно снизились разнообразие беспозвоночных и численность рыб. Эти результаты относятся к другой работе и не доказывают вред для жителей в местах, охваченных новым исследованием.

Смысл новой находки можно выразить так: оттаивание меняет не только температуру и глубину движения воды, но и её химический маршрут. Это помогает объяснить, почему кислый дренаж может появиться в удалённой местности без промышленного источника. При этом измерение металлов в реке ещё не равно доказанному воздействию на человека. Такие различия важно сохранять и при подготовке научной статьи, чтобы читатель видел границы вывода и не смешивал результаты разных исследований.