عجیب اما واقعی؛ رودخانه های این منطقه نارنجی شده اند!، عکس - وبلاگ شهبازی

به گزارش وبلاگ شهبازی، زومیت نوشت: در سال های اخیر دانشمندان و مردم محلی شاهد نارنجی شدن بعضی از رودخانه های آلاسکا بوده اند. دانشمندان برای کشف دلیل این امر کوشش می نمایند.

بعدازظهر ابری ماه ژوئیه در پارک ملی دره کوباک آلاسکا، بخشی از بزرگ ترین قطعه از حیات وحش حفاظت شده در ایالات متحده آمریکا بود. گروه پژوهشی 95 کیلومتر با نزدیک ترین روستا و 400 کیلومتر از سیستم جاده فاصله داشت. نهری که از کنار پاهای آن ها عبور می کرد، آلوده به نظر می رسید. بستر نهر نارنجی بود؛ گویی سنگ ها به آب هویج آغشته شده اند. سطح هم دارای درخشش رنگین کمانی شبیه بنزین بود. پاتریک سالیوان، بوم شناس دانشگاه آلاسکا در انکوریج گفت: این چیز بدی است.

• ترکیه ابرهای ما را می دزدد؛ پیچیده شدن صدای روایتی غیر علمی در عصر داده!

• میگ-31؛ جنگنده ای که همه قوانین را زیر پا گذاشت!

سالیوان که برای محافظت دربرابر خرس های گریزلی سلاحی به سینه اش بسته بود، به صفحه حسگری نگاه می کرد که آن را در آب فرو برده بود. او میزان گیری ها را برای رومن دیال، استاد زیست شناسی و ریاضی در دانشگاه اقیانوس آرام آلاسکا خواند. اکسیژن محلول بسیار کم بود و pH آب 6.4، یعنی از رودخانه نسبتا قلیایی که جریان به آن می ریخت، حدود 100 برابر اسیدی تر بود. رسانایی الکتریکی که نشانگر فلزات یا مواد معدنی محلول است، به میزان فاضلاب های صنعتی نزدیک تر بود تا جریان کوهستانی معمولی.

دانشمندان علت اصلی نارنجی شدن رودخانه های آلاسکا را تغییرات اقلیمی می دانند.

رود سالمون به عنوان یکی از دورافتاده ترین و دست نخورده ترین رودخانه های آمریکا، از دیرباز به خاطر طبیعت بکر خود مشهور بوده است. وقتی جان مک فی، نویسنده آمریکایی در سال 1975 در این رودخانه قایق سواری کرد، آن را زلال ترین آبی خواند که تا به امروز بر صخره ها جاری دیده بود. بااین حال، اکنون سالمون به معنای واقعی کلمه زنگ زده است. شاخه های فرعی در امتداد یک سوم این رودخانه 110 کیلومتری پر از مواد معدنی آهن اکسیدشده و در بسیاری از موارد اسیدی هستند. همین اتفاق برای رودخانه ها و نهرهای سراسر رشته کوه بروکس اتفاق افتاده است. احتمالا در روسیه و کانادا نیز شرایط مشابهی وجود دارد.

تابستان گذشته، پژوهشگران هنگام پرواز از بریتیش کلمبیا به قلمروهای شمال غرب، دو جریان آب نارنجی را مشاهده کردند. تیموتی لیونز، ژئوشیمیدان دانشگاه کالیفرنیا ریورساید که با دیال و سالیوان کار می کرد، گفت: همین اتفاق در سایر منطقه ها شمالگان نیز درحال رخ دادن است.

دانشمندانی که رودخانه های زنگ زده آلاسکار را مطالعه نموده اند، علت اصلی این امر را تغییرات اقلیمی می دانند.

پارک ملی دره کوبوک از سال 2006 حدود 2.4 درجه سانتی گراد گرم تر شده است و ممکن است تا سال 2100، 10.2 درجه دیگر گرم تر گردد. گرما ممکن است هم اکنون نیز آغاز به ذوب کردن 40 درصد از خاک منجمد این پارک نموده باشد. در گذشته، لایه منجمد خاک معمولا در تمام طول سال یخ زده باقی می ماند.

دانشمندان داده ها را در ناحیه سوخته ای ارزیابی می نمایند که آب تراوش شده در آن چنان اسیدی است که پوشش گیاهی را از بین می برد و آن را سیاه می نماید.

این امر که دقیقا چگونه ذوب لایه منجمد خاک این رودخانه ها را نارنجی می نماید، معما بوده است. حل کردن این معما برای درک اثرات اکولوژیکی گسترده و یاری به جوامع وابسته به آن ها برای سازگار شدن مفید است.

بعضی از دانشمندان فکر می نمایند اسید حاصل از مواد معدنی، آهن را از سنگ بستری که برای اولین بار در هزاران سال اخیر درمعرض آب قرار گرفته است، خارج می نماید (فرضیه اسید-سنگ). بعضی دیگر فکر می نمایند آهن موجود در تالاب ها در اثر فعالیت باکتری ها آزاد شده است (فرضیه باکتری ها یا تالاب).

پژوهشگران برای کشف این موضوع که کدام فرضیه درمورد جریان های آب نارنجی درست است، از سالمون بازدید کردند. اگر فرضیه اسید-سنگ درست باشد، ماهی های پایین دست کوه های خاص ممکن است درمعرض خطر مرگ باشند. اگر فرضیه باکتری ها درست باشد، زنگ زدگی می تواند به تدریج جریان ها را تقریبا در هر جایی که خاک منجمد وجود دارد، خفه کند.

نوار کاغذ آزمایش فروبرده در آب تراوش شده در محل سوختگی زمین، اسیدیته حدود 2.5 را نشان می دهد.

اولین کسانی که رودخانه های زنگ زده آلاسکا را مستند کردند، کارکنان سازمان زمین شناسی و سرویس پارک های ملی ایالات متحده بودند که درحال آنالیز این موضوع بودند که چگونه تغییرات خاک منجمد در رشته کوه بروکس بر ماهی هایی مانند دالی واردن (گونه ای قزل آلا) تاثیر می گذارد.

وقتی در آگوست 2018 زیست شناسی به نام مایک کری با هلی کوپتر پرواز کرد تا حسگر آب را که در جریان پاکیزه ای در شرق سالمون رها نموده بود، بازیابی کند، متوجه شد کف آن با لجن نارنجی رنگی پوشیده شده است. او ماهی یا حشره ای پیدا نکرد و با خود گفت: تنوع زیستی نابود شده است.

دیال و سالیوان که درحال مطالعه مسیر شمال خط درختان در محدوده گرم تر رشته کوه بروکس بودند، از سرعت تغییر نهرها متحیر شدند. در یکی از سفرهای اکتشافی آن ها در سال 2020، آب درون یکی از نهرها چنان اسیدی بود که پودر شیری را که با خود برده بودند، لخته کرد.

لایه منجمد خاک حاوی مواد حیوانی و گیاهی است که دو برابر بیشتر از اتمسفر کربن را درخود جای داده است. وقتی لایه منجمد خاک ذوب می گردد، میکروب ها این مواد را هضم می نماید و متان و کربن دی اکسید را منتشر می نمایند.

میکروب های درون خاک منجمد ذوب شده، نه تنها متان بلکه آهن محلول نیز فراوری می نمایند

در سال 2016 در روسیه، آزاد شدن ویروس سیاه زخم درنتیجه ذوب لایه منجمد خاک جان پسری 12 ساله را گرفت. ذوب لایه منجمد خاک می تواند ویروس ها و مواد شیمیایی را آزاد کند که عواقب بالقوه غیرمنتظره ای خواهد داشت.

زنگ زدن رودخانه ها دانشمندان آلاسکا را سردرگم نموده بود. آن ها فکر می کردند علت این امر ذوب شدن لایه منجمد خاک است، اما از چگونگی آن مطمئن نبودند. سپس دیوید کوپر، بوم شناس دانشگاه ایالتی کلرادو پیشنهاد کرد میکروب های درون خاک نه تنها متان، بلکه آهن محلول نیز فراوری می نمایند.

کوپر در سال 2021 همراه دیال به سفر تحقیقاتی در حوالی سالمون آمده بود و در آنجا آهن فراوانی را در آب مشاهده کرد. او با خود فکر کرد علت این امر ممکن است باکتری ها باشند. در فرایند شیمیایی شکستن ترکیبات کربنی برای به دست آوردن انرژی، اتم های هیدروژن با یک الکترون اضافی فراوری می شوند. بسیاری از باکتری ها برای گرفتن الکترون اضافی، به مولکول های اکسیژن متکی هستند (فرایند احیا). اما در محیط های پرآب که اکسیژن آزاد وجود ندارد، تنفس باکتریایی می تواند عناصر دیگری مانند گوگرد را احیا کند یا می تواند آهن اکسیدشده را احیا کند که به همراه مواد آلی و منگنز به خاک رنگ قهوه ای می دهد.

کوپر فکر می نماید ذوب شدن خاک منجمد زیر تالاب ها به باکتری ها اجازه می دهد آهن اکسیدشده را احیا نمایند. آهن احیاشده برخلاف آهن اکسیدشده در آب محلول است. اگر آهن احیاشده به وسیله آب زیرزمینی حرکت داده گردد و به جریان اکسیژن داری برسد، می تواند بار دیگر اکسید گردد. وقتی این اتفاق می افتد، آهن به شکل زنگ از آب جدا می گردد و جریان آب را نارنجی می نماید.

پژوهشگران در نقطه ای از منطقه که پوشش گیاهی از بین رفته و سیاه شده بود، از جریان آب نمونه برداری کردند. وقتی سالیوان حسگر را درون بطری فرو برد، pH برابر 2.95 را نشان داد که همانند pH سرکه است. علت سوختن پوشش گیاهی نیز همین آب اسیدی بود و این مدل سوختگی ها در چند نقطه به چشم می خورد.

اگرچه فرضیه باکتری ها علت نارنجی بودن را شرح می دهد، نمی تواند علت اسیدی بودن را شرح دهد. در اواخر سال 2022، لیونز برای پیشنهاد این ایده که آب با مواد معدنی موجود در سنگ بستر واکنش نشان می دهد، با دیال تماس گرفت.

رودها در رشته کوه بروکس که به شمالگان و اقیانوس آرام می ریزند.

بیشتر ذخایر سنگ معدن غنی از مواد معدنی سولفیدی مانند پیریت هستند که ترکیبی از گوگرد و آهن است. اگر ماده معدنی سولفیدی در معرض آب و اکسیژن قرار گیرد (همین اتفاق، وقتی معدن چیان شکستن سنگ را آغاز می نمایند، نیز رخ می دهد) گوگرد از فلز جدا می گردد و با مولکول های هیدرژون و اکسیژن پیوند می خورد و اسید سولفوریک را فراوری می نماید.

آلودگی ناشی از اسید و فلزات، ازجمله آهن مسئله ای در معادن غرق در آب و در برکه های پر از پسماند معدنی است. وقتی نهرها سنگ های سولفیدی موجود در ذخایر سنگ معدن را دچار فرسایش می نمایند، زه کشی اسید-سنگ می تواند به طور طبیعی اتفاق افتد.

بومیان آلاسکا از سال ها پیش شاهد جریان های نارنجی رنگ در اطراف رشته کوه بروکس بوده اند، اما در گذشته توسعه آن نسبت به زمان حال کمتر بوده است. لیونز فکر می نماید ذوب لایه منجمد خاک سنگ بستر را از دیواره یخی آزاد نموده است و به آب اکسیژن دار امکان می دهد برای اولین بار در طول هزاران سال اخیر به شیل غنی از پیریت برسد. این امر موجب تشکیل اسید سولفوریک و اکسید شدن آهن به جامانده می گردد که معمولا به شکل زنگ از آب بیرون می زند. اسیدیته، آهن اکسیدشده را حل می نماید و به آن امکان می دهد مانند آهن احیاشده در زمین جاری گردد.

رشته کوه بروکس بعلاوه دارای میزان زیادی سنگ آهک قلیایی است. اگر آب اسیدی به جریان یا رودخانه قلیایی برسد، pH آن افزایش پیدا می نماید و آهن به شکل ماده زردرنگی از آن بیرون می ریزد. لیونز گفت: در این جا، سنگ های شیل با پیریت را دارید که منبع اسید و آهن هستند و سپس سنگ های آهکی آن اسید را خنثی می نمایند و موجب می شوند آهن از محلول خارج گردد.

موضوع ترسناک این است که اسید ممکن است فلزات دیگری مانند مس، روی، کادمیوم، سرب و حتی آرسنیک را بشورد و به پایین دست منتقل کند. منطقه ها معدنکاری اغلب دارای مواد معدنی سولفیدی هستند که هزاران سال این واکنش ها را پایدار نگه می دارند. تراوش های روی تپه از لایه منجمد خاک ممکن است برای دهه ها یا قرن ها ادامه داشته باشند. به همین علت است که این موضوع از نقطه نظر بازگشت به حالت طبیعی بسیار چالش برانگیز است. تا زمانی که آب و اکسیژن و همچنان ماده معدنی وجود داشته باشد، این روند ادامه پیدا خواهد نمود.

اگر بستر رودخانه پر از آهن گردد، تخم های ماهی ها از بین خواهند رفت

در بخش دیگری از منطقه روی تپه هایی که درختان سوزنی برگ در آن رشد نموده بودند، رودخانه سالمون درحال عریض شدن بود، درحالی که تقریبا خالی از ماهی به نظر می رسید و آسمان نیز به طرز وحشتناکی عاری از پرندگان بود. پژوهشگران پس از سه روز کوشش یک ماهی دالی واردن را گیر آوردند تا نمونه بافتی کوچکی بگیرند و آن را برای فلزات آزمایش نمایند. در این منطقه، آب شفاف تر می شد و شاخه های فرعی تمیز آب را رقیق تر می کردند.

چند روز بعد، پژوهشگران در منطقه ای دورتر و قبل از پیوستن سالمون به رود کوبوک، نهر زشتی را مشاهده کردند که از جنگلی باتلاقی خارج می شد و بیشتر عنابی رنگ بود تا نارنجی. در آنجا تالاب بزرگی وجود داشت و آن ها فکر کردند فرضیه تالاب یا همان فعالیت باکتری ها درست از آب درآمده است.

این ناحیه سوختگی ممکن است تازه آغاز شده باشد، زیرا بیشتر پوشش گیاهی درون آن هنوز سبز است.

پژوهشگران از چندین محل در حوالی رودخانه سالمون نمونه برداری کردند. به نظر می رسید شواهدی در حمایت از هر دو فرضیه وجود داشته باشد. در بعضی منطقه ها، به نظر می رسید ذوب لایه منجمد خاک به آب امکان می دهد آهن را از سنگ بستر خارج کند . اگرچه در اطراف جریان آب زشتی که به آن اشاره شد، طبق فرضیه تالاب ها، احتمال بیشتری وجود داشت که ذوب لایه منجمد خاک باکتری های احیانماینده آهن را فعال نموده باشد. در بسیاری از منطقه ها، هر دو مکانیسم احتمالا نقش داشتند.

رود ولیک نیز از رشته کوه بروکس جریان پیدا می نماید و بسیاری از شاخه های آن نارنجی شده اند. در دهانه ولیک روستایی به نام کیوالینا وجود دارد که 444 سکنه آن به رودخانه متکی هستند. تغییرات اندک در کیفیت آب می تواند پیامدهای قابل توجهی برای آن ها داشته باشد.

پژوهشگران به همراه یک ماهی گیر به رودخانه رفتند و ماهیگیر چندین ماهی صید کرد. یکی از آن ها دالی واردن بود که برای معیشت مردم کیوالینا اهمیت زیادی دارد و به احتمال زیاد از اولین ماهی هایی است که تحت تاثیر زنگ زدگی رودخانه قرار می گیرد.

پژوهشگران سطوح pH و رسانایی الکتریکی را آزمایش می نمایند که می تواند فلزات سمی محلول مانند مس، کادمیوم و آرسنیک را نشان دهد.

کیوالینا جای سختی برای زندگی است. بدون لوله کشی، ساکنان آن مجبورند آب را در بشکه ها حمل نمایند. بعضی از خانه ها با فرونشست زمین درحال ترک خوردن هستند. مردم کیوالینا برای صید ماهی و آب آشامیدنی به رودخانه هایی وابسته هستند که از رشته کوه بروکس جاری می شوند. اکنون انشعابات ولیک آغاز به زنگ زدن نموده اند و احتمالا ماهی ارزشمند دالی واردن را به خطر خواهند انداخت.

آهن و فلزات دیگر می توانند با خفه کردن بی مهرگانی که ماهی ها از آن ها تغذیه می نمایند، ماهی ها را از گرسنگی بکشند و اگر بستر رودخانه پر از آهن گردد، تخم های ماهی نیز ممکن است از بین برود. اگر آهن و آلومینیوم روی آبشش ماهی ها را بگیرد، مانع از تنفس آن ها می گردد. به گفته مردم محلی، اخیرا بعضی از ماهی های دالی واردن تغییر شکل پیدا نموده اند.

از سال 1989، رد داگ یکی از بزرگ ترین معادن روی دنیا برای اقتصاد منطقه ای بسیار مهم بوده است. هر سال پس از آغاز شکستن یخ ها، معدن که 64 کیلومتر با ساحل فاصله دارد، فاضلاب تصفیه شده را به نهر رد داگ می ریزد که به ولیک و سپس به دریا می ریزد. ساکنان کیوالینا معدن را علت خراب شدن آب خود می دانند. بعضی از مردم آب آشامیدنی خود را با قایق از رودخانه دیگری می آورند.

پژوهشگران نمونه های آب و داده های را از یک محل تراوش آب زنگ زده جمع آوری می نمایند.

از بعضی جهات، نهر رد داگ پس از افتتاح معدن تمیزتر شد، زیرا این نهر منبع طبیعی زهکشی اسید-سنگ قبل از وجود معدن بود. درواقع، رنگ نارنجی نهر موجب شد در دهه 1960 خلبان آزمایشی که از آن جا عبور می کرد، با تصور اینکه ممکن است مواد معدنی ارزشمندی در آن منطقه جود داشته باشد، آن را گزارش کند.

پس از نصب لوله هایی برای منحرف کردن رود رد داگ و جریان های دیگر اطراف ذخایر سنگ معدن، غلظت فلزات سنگین در پایین دست کم و از شدت اسیدیته نهر نیز کاسته شد. در همین حین، غلظت کل مواد جامد محلول افزایش یافت که عمدتا به خاطر هیدروکسید کلسیم و سولفات هایی بود که معدن برای حذف فلزات آن ها را به فاضلاب اضافه می کرد.

در طول تابستان گرم سال 2019، غلظت کل مواد جامد محلول در پایین دست به میزان ای زیاد شد که به حد مجاز مشخص شده در رد داگ رسید و معدن مجبور شد به مدت بیش از یک سال تخلیه فاضلاب خود به نهر را متوقف کند. مشکل این بود که نهرهای بالا دست معدن زنگ زده بودند و آب شیری زردرنگ را وارد ولیک می کردند. معدن در صورتی می توانست تخلیه فاضلاب را از سر بگیرد که با راه اندازی سیستم تصفیه فاضلاب به روش اسمز معکوس، فاضلاب پاک تری را رها می کرد.

از آن موقع، جریان های بیشتری در بالای معدن به خاطر ذوب خاک منجمد نارنجی شده اند. با وجود راه اندازی سیستم تصفیه، کل مواد جامد محلول همچنان افزایش پیدا نموده است و به گفته کارشناسان، ماهی هایی که در این آب ها شنا می نمایند، احتمالا فورا نمی میرند، اما استرس پایداری به آن ها وارد می گردد.

خاک منجمد به آلاینده ای بزرگ تر از معدن تبدیل شده است و برای حل این مشکل کار زیادی نمی توان انجام داد. در معادن قدیمی، آهک اغلب به حوضچه های پسماند معدنی ریخته می گردد تا اسید را خنثی کند، اما نمی توان کل نهرها را آهک پاشی کرد.

شاید تنها نکته امیدوارنماینده این باشد که وقتی کل لایه منجمد ذوب شد و تمام آهن ها زنگ زدند، این رودخانه های وحشی بتوانند آلودگی را بشویند و خودشان را احیا نمایند؛ هرچند چنین فرایندی حداقل ده ها سال طول می کشد.

227227