Когда тающие ледники высвобождают загрязнители

Таяние ледников в условиях изменения климата приводит не только к трансформации ландшафта, но и к выбросу в окружающую среду множества промышленных загрязнителей, накопленных во льду. В рамках проекта Швейцарского национального научного фонда исследователи из Института Пауля Шеррера (PSI), Empa, ETH Zurich и Бернского университета впервые точно измерили концентрации класса этих загрязнителей — полихлорированных бифенилов (ПХБ) — во льду альпийского ледника. Измерения показывают, что уровни ПХБ в атмосфере снизились с 1970-х годов благодаря последующему глобальному запрету. Однако из-за прогрессирующего таяния ледников эти остаточные загрязнения рискуют снова попасть в атмосферу.

В исследованиях, опубликованных в рамках двух диссертаций, впервые были точно измерены концентрации полихлорированных бифенилов (ПХБ) во льду альпийского ледника. ПХБ широко использовались в промышленности XX века из-за их электроизоляционных и огнезащитных свойств. Они относятся к стойким органическим загрязнителям, плохо разлагаются, могут накапливаться в живых организмах и негативно влиять на здоровье.

Новый аналитический метод позволил впервые с высокой точностью обнаружить крайне низкие концентрации хлорированных органических загрязнителей в ледниковом льду. Изученный ледяной керн с ледника Физерхорн охватывает период с 1940 по 2002 год. Концентрации различных ПХБ составляли от 0,5 до 5 нанограмм на литр растопленного льда. Данные показывают, что концентрация ПХБ увеличилась в восемь раз с 1940-х до 1970-х годов, а в более молодом льду снизилась примерно до уровня 1940 года. Исследователи подчеркивают, что проблема не решена, так как вещества, хранящиеся во льду, высвобождаются обратно в атмосферу при таянии ледников.

Для реконструкции атмосферной концентрации ПХБ необходимо понимать, как происходит перенос химических веществ в леднике. Эти реконструкции осложняются наличием талой воды в более теплых ледниках, которая может вымывать и перераспределять загрязнители. Кроме того, загрязнители могут попадать в горные озера через талую воду и таким образом распространяться в окружающей среде этих удаленных, нетронутых районов.

Благодаря тесному сотрудничеству исследовательских групп удалось проследить путь загрязнителей в леднике и проанализировать ключевые процессы: поглощение загрязнителей из воздуха, их хранение во льду или на частицах пыли в леднике и их высвобождение обратно в воздух. Эти процессы также изучаются с помощью модели поведения загрязнителей в окружающей среде. Новая модель описывает динамику ледникового льда и впервые — физические процессы в леднике, показывая, что эффективность хранения загрязнителей в леднике зависит от их химических и физических свойств. Ключевыми факторами являются летучесть, растворимость в воде и способность химикатов накапливаться на льду.

«Фундаментальные химические свойства загрязнителей и динамика ледника, по-видимому, правильно описаны моделью, а это означает, что мы можем предсказать судьбу этих соединений в ледниках», — говорит Маргит Швиковски, руководившая участием PSI в исследовании. Дополнительные проекты запланированы для изучения степени влияния ледников через талую воду на горные озера и, следовательно, на ближайшую окружающую среду.