Phát hiện mới về "bom thủy ngân" ở Bắc Cực

Sông Yukon chảy về phía tây qua Alaska hướng tới biển Bering, làm xói mòn lớp đất đóng băng vĩnh cửu ở Bắc Cực dọc theo bờ sông và vận chuyển trầm tích xuống hạ lưu. Trong lớp trầm tích đó ẩn chứa một chất độc hại: thủy ngân.

Khi Bắc Cực ấm lên do biến đổi khí hậu, nóng lên nhanh hơn gấp bốn lần so với mức trung bình toàn cầu, thủy ngân vốn bị cô lập trong lớp đất đóng băng vĩnh cửu trong nhiều thiên niên kỷ đang được các con sông “giải thoát” và thoát ra môi trường.

Trong một nghiên cứu gần đây, các nhà nghiên cứu tại USC Dornsife đã giới thiệu một phương pháp chính xác hơn để đo lượng thủy ngân được giải phóng từ lớp đất đóng băng vĩnh cửu dọc con sông. Phương pháp này cũng ước tính được tổng lượng thủy ngân đang chờ được giải phóng.

Kim loại độc hại này gây ra mối đe dọa về môi trường và sức khỏe cho 5 triệu người sống ở vùng Bắc Cực. Trong số đó, có hơn 3 triệu người sống ở những khu vực mà lớp đất đóng băng vĩnh cửu dự kiến ​​sẽ biến mất hoàn toàn vào năm 2050.

Đồng tác giả nghiên cứu Josh West, giáo sư khoa học Trái đất và nghiên cứu môi trường tại USC Dornsife ví von: "Có thể có một quả bom thủy ngân khổng lồ ở Bắc Cực đang chờ phát nổ",

Hành trình của thủy ngân: Từ không khí đến lớp đất đóng băng vĩnh cửu

West giải thích hoàn lưu khí quyển tự nhiên của hành tinh có xu hướng di chuyển các chất ô nhiễm về phía vĩ độ cao, dẫn đến sự tích tụ thủy ngân ở Bắc Cực, đồng thời cho biết: "Do các quá trình hóa học, rất nhiều thủy ngân ô nhiễm sẽ kết tụ ở Bắc Cực. Lớp đất đóng băng vĩnh cửu đã tích tụ quá nhiều thủy ngân đến mức có thể vượt xa lượng thủy ngân trong đại dương, đất, khí quyển và sinh quyển cộng lại".

Ở Bắc Cực, thực vật hấp thụ thủy ngân, sau đó chết và trở thành một phần của đất, cuối cùng thành lớp đất đóng băng vĩnh cửu. Trong hàng ngàn năm, nồng độ thủy ngân tích tụ trong đất đóng băng ngày càng cao cho đến khi tan băng. Điều đáng lo, hiện tượng này ngày càng phổ biến do biến đổi khí hậu.

Nhóm nghiên cứu, bao gồm các cộng tác viên từ Caltech, Hội đồng lưu vực liên bộ lạc sông Yukon, MIT và Đại học Công nghệ Delft ở Hà Lan, đã tập trung nghiên cứu xung quanh hai ngôi làng phía bắc trong lưu vực sông Yukon của Alaska: Beaver, nằm cách Fairbanks khoảng 160 km về phía bắc và Huslia, cách Beaver 400 km về phía tây.

Các phương pháp ước tính mức thủy ngân trước đây thường sử dụng các mẫu lõi từ ba mét trên cùng của lớp đất đóng băng vĩnh cửu. Tuy nhiên, cách làm này có biên độ sai số cao do gặp phải những hạn chế từ độ sâu lấy mẫu.

Để tìm kiếm độ chính xác cao hơn, nhóm từ USC Dornsife và các đồng nghiệp đã phân tích thủy ngân trong trầm tích ở bờ sông và bãi cát, khai thác các lớp đất sâu hơn. Isabel Smith, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại USC Dornsife và là tác giả hỗ trợ của nghiên cứu cho biết: "Dòng sông có thể nhanh chóng tập hợp một lượng lớn trầm tích chứa thủy ngân".

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng nồng độ thủy ngân trong trầm tích phù hợp với ước tính cao hơn từ các nghiên cứu trước đây. Điều đó xác nhận rằng các mẫu trầm tích cung cấp một biện pháp đáng tin cậy về hàm lượng thủy ngân và cung cấp cái nhìn sâu sắc hơn về những nguy hiểm tiềm ẩn của lớp đất đóng băng vĩnh cửu.

Cảm biến từ xa và xói mòn trầm tích

Ngoài ra, nhóm nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu cảm biến từ xa, chủ yếu từ vệ tinh để theo dõi tốc độ thay đổi dòng chảy của Sông Yukon, vốn thay đổi tự nhiên theo thời gian. Những thay đổi này trên đường đi của sông rất quan trọng vì chúng ảnh hưởng đến lượng trầm tích chứa thủy ngân bị xói mòn khỏi bờ sông và lắng đọng dọc theo các bãi cát.

Việc hiểu được những thay đổi biến động này là rất quan trọng vì nó giúp các nhà nghiên cứu dự đoán được chuyển động của thủy ngân. Điều thú vị là, trầm tích có hạt mịn chứa nhiều thủy ngân hơn trầm tích có hạt thô. Chi tiết này cho thấy các loại đất mịn có thể gây ra rủi ro lớn hơn.

Smith cho biết: "Việc tính đến tất cả các yếu tố này sẽ giúp chúng ta ước tính chính xác hơn về tổng lượng thủy ngân có thể được giải phóng khi lớp đất đóng băng vĩnh cửu tiếp tục tan chảy trong vài chục năm tới".

Thủy ngân có thể gây ra bao nhiêu thảm họa?

Thủy ngân trong môi trường thoát ra từ lớp đất đóng băng vĩnh cửu tan chảy có vẻ không gây ra mối đe dọa độc hại cấp tính ngay. Thế nhưng, tác động của nó sẽ tăng dần theo thời gian. Mức độ phơi nhiễm tăng lên khi kim loại tích tụ trong chuỗi thức ăn, đặc biệt là thông qua cá và động vật hoang dã mà con người tiêu thụ.

West lưu ý rằng nguy cơ ô nhiễm qua nước uống là rất nhỏ. Ông cho biết: "Hầu hết con người tiếp xúc với thủy ngân thông qua chế độ ăn uống". Các nhà nghiên cứu cũng nhấn mạnh rằng mặc dù sông gây xói mòn bờ và di chuyển các trầm tích chứa thủy ngân, nhưng nó cũng lắng đọng lại các trầm tích đó trên các bãi cát dọc bờ.

West cho biết "Có một mớ phức tạp khác ở đây. Các con sông đang chôn vùi một lượng thủy ngân đáng kể. Để thực sự nắm bắt được mức độ đe dọa của thủy ngân, chúng ta phải hiểu cả quá trình xói mòn và bồi tụ". Tuy nhiên, những tác động lâu dài có thể rất tàn khốc, đặc biệt là đối với các cộng đồng Bắc Cực phụ thuộc vào săn bắn và đánh bắt cá.

Smith cho biết: "Nhiều thập niên tiếp xúc, đặc biệt là với mức độ ngày càng tăng khi thủy ngân được giải phóng nhiều hơn, có thể gây ra hậu quả rất lớn cho môi trường và sức khỏe của những người sống ở những khu vực này". Các nhà nghiên cứu cho biết họ hy vọng các công cụ mà họ đã phát triển sẽ thu thập được nhiều thông tin có ích, cho phép đánh giá chính xác hơn về "quả bom thủy ngân".