Влияние весеннего снеготаяния на динамику мышьяка в озёрах Йеллоунайфа: от загрязнения к биохимическому ответу
С 1948 по 1953 год золотой рудник «Джайнт Майн» ежедневно выбрасывал в окружающую среду около 5 тонн триоксида мышьяка в районе Йеллоунайфа на Северо-Западных территориях Канады. Выбросы сокращались с 1950-х годов до закрытия шахты в 2004 году, однако окружающий ландшафт по-прежнему остаётся сильно загрязнённым мышьяком.
Литтл и его коллеги недавно изучили, как весеннее таяние снега влияет на уровни мышьяка в четырёх озёрах района Йеллоунайфа и как популяции фитопланктона изменяют его биогеохимию в этот переходный период. Исследователи отбирали пробы из каждого озера дважды в год в 2022 и 2023 годах: один раз в конце апреля (до начала весеннего снеготаяния) и один раз спустя 7–10 дней, когда таяние уже началось, но лёд ещё оставался достаточно толстым для безопасного сбора образцов.
Озёра Сэмми, Хэндл, Фрейм и Джэкфиш образовывали градиент по уровням загрязнения мышьяком, измеренным до таяния в 2022 году — от 5,5 микрограммов на литр в озере Сэмми до 350 микрограммов на литр в озере Фрейм. В озёрах Хэндл, Фрейм и Джэкфиш уровень мышьяка снижался с началом весеннего таяния, тогда как в озере Сэмми наблюдалась противоположная тенденция. Причина различий, вероятно, в исходной концентрации мышьяка в воде. Поскольку начальный уровень в озере Сэмми был очень низким, мышьяк, приносимый талыми водами, усугублял загрязнение. В трёх других озёрах концентрация мышьяка в талой воде была ниже или аналогична исходной концентрации в озере, поэтому талые воды разбавляли загрязнение.
Мышьяк существует в основном в двух степенях окисления: более токсичный и подвижный арсенит и менее токсичный, менее подвижный арсенат. Поскольку арсенат более стабилен в оксических условиях, поступление богатой кислородом талой воды снега и льда в период весеннего снеготаяния сопровождалось предсказуемым сдвигом в преобладающей форме мышьяка в озёрах.
Зима 2022 года была значительно холоднее зимы 2023 года, что отразилось на толщине льда: 76–130 сантиметров в 2022 году против 65–72 сантиметров в 2023 году. Тёплая зима не изменила итоговую концентрацию или форму мышьяка в воде к концу периода таяния. Однако в планктонных сообществах было отмечено увеличение доли организмов на более зрелых стадиях жизни и таксонов, более конкурентоспособных в тёплых условиях. Этот результат важен, отмечают авторы, поскольку динамика сообществ планктона в конце зимы и во время весеннего снеготаяния задаёт тон последующему безлёдному сезону.
Данное исследование подчёркивает долговременное экологическое наследие промышленного загрязнения и его сложное взаимодействие с естественными сезонными циклами. Полученные результаты имеют важное значение для разработки стратегий мониторинга и восстановления загрязнённых водоёмов в условиях меняющегося климата. В частности, они показывают, что «разбавление» загрязнения талыми водами — процесс не универсальный и зависит от исходного уровня токсиканта в экосистеме. Кроме того, выявленная связь между температурным режимом и структурой планктонных сообществ указывает на возможные пути трансформации водных пищевых сетей под влиянием глобального потепления. Для полной оценки рисков необходимы дальнейшие исследования, изучающие, как выявленные сезонные изменения в химическом составе воды и структуре планктона влияют на высшие трофические уровни, включая рыб и животных, использующих озёра в качестве водопоя.
