Studie warnt: „Quecksilberbombe“ bedroht Millionen Menschen angesichts steigender Temperaturen in der Arktis

Der Yukon River fließt westwärts durch Alaska in Richtung Beringmeer. Dabei erodiert er den arktischen Permafrost entlang seiner Ufer und transportiert Sedimente flussabwärts. In diesen Sedimenten lauert ein giftiger blinder Passagier: Quecksilber.

Während sich die Arktis infolge des Klimawandels bis zu viermal schneller erwärmt als im globalen Durchschnitt, wird das über Jahrtausende im Permafrost gebundene Quecksilber durch Flüsse erodiert und in die Umwelt freigesetzt.

In einer Studie veröffentlicht In Umweltforschungsbriefe Heute stellen Forscher am USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences eine genauere Methode vor, um die Menge an Quecksilber zu messen, die durch den Fluss aus dem Permafrost freigesetzt wird, und um die Gesamtmenge an Quecksilber abzuschätzen, die noch freigesetzt wird.

Das giftige Metall stellt eine Gefahr für die Umwelt und die Gesundheit der fünf Millionen Menschen in der Arktis dar. Mehr als drei Millionen von ihnen leben in Gebieten, in denen der Permafrost bis 2050 voraussichtlich vollständig verschwinden wird.

„In der Arktis könnte diese riesige Quecksilberbombe schlummern, die nur darauf wartet, zu explodieren“, sagt Josh West, Co-Autor der Studie und Professor für Geowissenschaften und Umweltstudien an der USC Dornsife. Quecksilber bewegt sich von der Luft über den Boden ins Wasser.

Die natürliche Luftzirkulation des Planeten tendiert dazu, Schadstoffe in höhere Breiten zu transportieren, was zu Quecksilberansammlungen in der Arktis führt, erklärt West. „Aufgrund seines chemischen Verhaltens landet viel Quecksilberverschmutzung in der Arktis. Im Permafrost hat sich so viel Quecksilber angesammelt, dass es die Menge in den Ozeanen, Böden, der Atmosphäre und der Biosphäre zusammengenommen in den Schatten stellen könnte“, sagte er.

In der Arktis absorbieren Pflanzen Quecksilber, sterben dann ab und werden Teil des Bodens, der schließlich zu Permafrost gefriert. Über Tausende von Jahren bauen sich Quecksilberkonzentrationen im gefrorenen Boden auf, bis dieser auftaut, ein aufgrund des Klimawandels immer häufiger auftretendes Phänomen.

Das Forschungsteam, zu dem auch Mitarbeiter von Caltech, dem Yukon River Inter-Tribal Watershed Council, dem MIT und der TU Delft in den Niederlanden gehören, konzentrierte seine Studie auf zwei nördliche Dörfer im Yukon-Becken in Alaska: Beaver, etwa 100 Meilen nördlich von Fairbanks gelegen, und Huslia, 250 Meilen westlich von Beaver.

Frühere Methoden zur Schätzung des Quecksilbergehalts, bei denen Kernproben aus den oberen drei Metern (ungefähr 10 Fuß) des Permafrosts verwendet wurden, wiesen Schwankungen von bis zu vierfacher Stärke auf und waren aufgrund der Probentiefe mit Einschränkungen konfrontiert.

Um eine höhere Genauigkeit zu erreichen, analysierte das von USC Dornsife geleitete Team Quecksilber in Sedimenten an Flussufern und Sandbänken und griff dabei auf tiefere Bodenschichten zurück. „Der Fluss kann schnell große Mengen an Sedimenten mit Quecksilber freisetzen“, sagte Isabel Smith, Doktorandin an USC Dornsife und korrespondierende Autorin der Studie.

Die Forscher stellten fest, dass die Quecksilberwerte in den Sedimenten mit den höheren Schätzungen aus früheren Studien übereinstimmten. Dies bestätigt, dass Sedimentproben ein zuverlässiges Maß für den Quecksilbergehalt liefern und tiefere Einblicke in die verborgenen Gefahren des Permafrosts bieten.

Darüber hinaus nutzte das Team Fernerkundungsdaten von Satelliten, um zu überwachen, wie schnell der Yukon River seinen Lauf ändert, der sich natürlich im Laufe der Zeit ändert. Diese Änderungen im Flusslauf sind bedeutsam, da sie sich darauf auswirken, wie viel quecksilberhaltiges Sediment von den Flussufern erodiert und entlang von Sandbänken abgelagert wird. Das Verständnis dieser dynamischen Veränderungen ist von entscheidender Bedeutung, da es den Forschern hilft, die Bewegung des Quecksilbers vorherzusagen.

Interessanterweise enthielten Sedimente mit feineren Körnern mehr Quecksilber als solche mit groben Körnern. Dies lässt darauf schließen, dass bestimmte Bodenarten ein höheres Risiko bergen könnten.

„Wenn wir alle diese Faktoren berücksichtigen, sollten wir eine genauere Schätzung der gesamten Quecksilbermenge erhalten, die freigesetzt werden könnte, wenn der Permafrost in den nächsten Jahrzehnten weiter schmilzt“, sagte Smith.

Wie groß könnte der Schaden sein, den Quecksilber anrichten kann?

Während das aus dem schmelzenden Permafrost freigesetzte Quecksilber heute noch keine akute toxische Bedrohung für die Umwelt darstellt, verstärken sich seine Auswirkungen mit der Zeit. Die Belastung nimmt zu, wenn sich das Metall in der Nahrungskette anreichert, insbesondere durch Fisch und Wild, das der Mensch verzehrt.

West weist darauf hin, dass das Risiko einer Kontamination durch Trinkwasser minimal sei. „Wir sind nicht mit einer Situation wie in Flint, Michigan, konfrontiert“, sagt er. „Der größte Teil der Quecksilberbelastung des Menschen erfolgt über die Ernährung.“

Die Forscher betonen außerdem, dass der Fluss zwar Ufer erodiert und quecksilberhaltige Sedimente freisetzt, diese Sedimente aber auch auf Sandbänken und an den Stränden entlang der Ufer wieder ablagert.

„Es gibt hier noch eine weitere Ebene der Komplexität“, sagt West. „Die Flüsse vergraben eine beträchtliche Menge des Quecksilbers wieder. Um wirklich einschätzen zu können, welche Bedrohung das Quecksilber darstellt, müssen wir sowohl die Erosion als auch die Vergrabungsprozesse verstehen.“

Dennoch könnten die langfristigen Auswirkungen verheerend sein, insbesondere für die arktischen Gemeinden, die von Jagd und Fischerei abhängig sind.

„Jahrzehntelange Belastung, insbesondere bei steigenden Werten durch die Freisetzung von Quecksilber, könnte enorme Schäden für die Umwelt und die Gesundheit der in diesen Gebieten lebenden Menschen bedeuten“, sagte Smith.

Die Forscher hoffen, dass die von ihnen entwickelten Werkzeuge eine genauere Bewertung der „Quecksilberbombe“ ermöglichen werden, damit diese entschärft werden kann.