Bescherming van noordelijke watervoorraden tegen giftige metalen in smeltende permafrost

Grafische samenvatting. Credit: Environmental Science & Technology (2024).

Nu het klimaat opwarmt en het permafrost in het Arctische gebied begint te ontdooien, komen sommige giftige elementen die daarin opgesloten zitten naar voren en kunnen ze de waterbronnen vervuilen waar veel noordelijke gemeenschappen op vertrouwen.

Elliott Skierszkan, een geoloog aan de Carleton University, en zijn collega’s hebben onlangs de concentraties van van nature voorkomende uranium en arseen gemeten in water dat vrijkwam uit permafrostmonsters die in de Yukon waren verzameld. “Onze monsters hadden niveaus van uranium en arseen in het water die boven wat als veilig wordt beschouwd, lagen,” zegt hij. Dit onderzoek werd gepubliceerd in twee artikelen, één in Environmental Science and Technology en de andere in ACS Earth and Space Chemistry.

Met behulp van de Canadian Light Source aan de University of Saskatchewan, onderzocht Skierszkan ook de chemische samenstelling van de elementen in het vaste gedeelte van het permafrost. Het team ontdekte dat uranium grotendeels geassocieerd was met organische koolstof in de bodem, terwijl arseen geassocieerd was met ijzeroxiden. “De synchrotron was essentieel om de chemie van deze elementen en hun potentieel om te worden gemobiliseerd te begrijpen,” zegt Skierszkan.

De resultaten toonden aan dat de bestemming van beide elementen verbonden was met organische koolstof. Naarmate het permafrost ontdooit, breekt de organische stof die het bevat af, wat kan leiden tot de vrijlating van het bijbehorende uranium. Deze afbrekende organische stof kan ook ervoor zorgen dat de ijzeroxiden en het arseen dat ermee geassocieerd is, in het water oplossen.

Skierszkan zegt dat deze bevindingen “de toenemende noodzaak tonen om deze processen te monitoren,” om de waterkwaliteit in de gaten te houden. Meer dan 90% van de bevolking in de Yukon is afhankelijk van grondwater, en hoewel mensen momenteel geen water van de onderzoekslocaties drinken, zal het belangrijk zijn om de waterkwaliteit te monitoren in bevolkte gebieden waar permafrost het risico loopt te ontdooien.

Er zijn ook implicaties voor mineralenexploratie—de veranderende basislijn van waterkwaliteit moet worden overwogen in de plannen voor afvalremediatie van mijnen, en locaties voor mijnen moeten worden geselecteerd om verstoringen van het permafrost tot een minimum te beperken.

“Er vindt een grote verschuiving plaats in de waterchemie in het Noorden, en dat heeft gevolgen voor de gezondheid van het ecosysteem,” zegt Skierszkan. “Hoe dat zich in de komende jaren zal ontvouwen weten we niet, maar we kunnen anticiperen op veranderingen.”