Poluarea cu arsenic: urmele toxice descoperite în gheața arctică

La prima vedere, ghețurile întinse ale Arcticii par să aparțină unei lumi complet separate de marile centre industriale ale planetei. Departe de orașe, fabrici și exploatări miniere, aceste regiuni par să fi rămas protejate de o mare parte dintre efectele activităților umane. Totuși, atmosfera nu cunoaște asemenea granițe. Particulele eliberate de coșurile fabricilor pot călători mii de kilometri, traversând continente și oceane, înainte de a ajunge în cele mai îndepărtate regiuni ale Pământului.

O descoperire recentă arată cât de fidel poate păstra natura aceste urme. Cercetătorii au identificat în gheața arctică concentrații ridicate de arsenic, plumb și alte metale grele, provenite din activități industriale desfășurate în America de Nord la sfârșitul secolului al XIX-lea și începutul secolului XX.

Mai mult decât atât, analizând distribuția acestor substanțe în diferite regiuni polare, oamenii de știință au reușit să identifice o posibilă sursă a contaminării: o uriașă exploatare de cupru din statul american Montana.

Descoperirea nu este doar o dovadă a dimensiunii poluării industriale din trecut, ci și o demonstrație impresionantă a modului în care ghețurile planetei pot funcționa ca arhive naturale ale istoriei mediului.

Gheața arctică, o arhivă naturală a poluării atmosferice

Pentru a înțelege cum au ajuns metalele grele în gheața arctică, trebuie să privim atmosfera ca pe un sistem de transport global. Erupțiile vulcanice, furtunile de praf, valurile oceanice și activitățile industriale eliberează permanent particule microscopice în aer. Unele dintre acestea pot rămâne suspendate în atmosferă zile sau săptămâni, fiind transportate de curenții de aer la distanțe foarte mari.

În cele din urmă, particulele se depun pe suprafața Pământului, fie direct, fie odată cu precipitațiile. În regiunile polare, ele ajung pe stratul de zăpadă, care se acumulează treptat și se transformă, sub presiunea propriilor straturi, în gheață.

Astfel, fiecare strat de gheață poate păstra o parte dintre particulele existente în atmosferă în perioada în care s-a format. Odată îngropate sub noi depuneri de zăpadă, aceste particule rămân conservate, oferind cercetătorilor posibilitatea de a reconstitui condițiile atmosferice din trecut.

Pentru a investiga această arhivă naturală, echipa de cercetători coordonată de Joseph McConnell, cercetător în domeniul științelor mediului la Desert Research Institute, a analizat 10 carote de gheață recoltate din Canada, Groenlanda și Rusia.

Aceste probe conțineau particule depuse pe suprafața Pământului într-un interval temporal impresionant, începând chiar din anul 210 î.Hr. Printre ele se găseau cenușă vulcanică, săruri provenite din pulverizarea apei oceanice și particule de origine industrială.

Cercetătorii au urmărit în special perioada cuprinsă între aproximativ 1870 și 1914, când Revoluția Industrială americană a accelerat semnificativ exploatarea resurselor naturale și dezvoltarea industriei grele.

Concentrațiile de arsenic au crescut de până la 15 ori

Analiza straturilor de gheață a scos la iveală o modificare importantă a compoziției chimice a atmosferei din acea perioadă. În anumite carote, concentrațiile de arsenic erau de până la 15 ori mai mari decât nivelurile înregistrate înainte de Revoluția Industrială.

Arsenicul este un metaloid toxic, prezent în mod natural în scoarța terestră, dar care poate ajunge în atmosferă în cantități importante prin activități miniere și metalurgice. În special, prelucrarea unor minereuri care conțin arsenic poate elibera particule contaminate în aer, dacă instalațiile industriale nu dispun de sisteme eficiente de captare a emisiilor.

Alături de arsen, cercetătorii au identificat și plumb, un alt metal greu asociat cu numeroase efecte nocive asupra sănătății.

Expunerea la arsenic este asociată cu un risc crescut de apariție a anumitor tipuri de cancer, dar și cu alte probleme de sănătate. Plumbul poate afecta sistemul nervos, dezvoltarea cognitivă și funcționarea mai multor organe, iar expunerea în copilărie este deosebit de îngrijorătoare.

Prin urmare, cantitățile descoperite în gheață nu reprezintă doar o curiozitate geochimică. Ele oferă indicii despre o perioadă în care populațiile din apropierea marilor centre industriale erau expuse unor concentrații importante de poluanți toxici. Dar de unde proveneau aceste cantități impresionante de arsenic?

O mină de cupru din Montana, sursa probabilă a contaminării

Pentru identificarea sursei, cercetătorii au comparat concentrațiile de arsenic din diferitele carote de gheață și au analizat modul în care poluanții ar fi putut fi transportați de curenții atmosferici. Un indiciu important a venit din distribuția geografică a contaminării. Cele mai mari creșteri ale concentrațiilor de arsenic au fost identificate în probele provenite din Groenlanda.

Acest lucru este relevant deoarece circulația atmosferică transportă frecvent particulele din America de Nord spre est, către Atlantic și regiunile arctice. Dacă sursa principală a contaminării s-ar fi aflat în Europa, cercetătorii s-ar fi așteptat să observe creșteri mai importante ale concentrațiilor în zona arctică rusă.

Distribuția observată a indicat, așadar, o sursă nord-americană. Cercetătorii au ajuns la concluzia că principalul responsabil a fost, cel mai probabil, complexul minier și metalurgic al companiei Anaconda Copper Mining Company, situat în sud-vestul statului Montana.

La sfârșitul secolului al XIX-lea și începutul secolului XX, această companie administra una dintre cele mai mari exploatări de cupru din America de Nord. Particularitatea minereurilor prelucrate consta în faptul că acestea conțineau și cantități importante de metale grele, inclusiv arsen și plumb. În timpul proceselor de prelucrare și topire a minereului, aceste substanțe ajungeau în atmosferă sub forma unor particule microscopice.

Potrivit istoricului Fred Quivik, autorul volumului „Smoke and Tailings”, efectele contaminării erau cunoscute încă de atunci. Fermierii și crescătorii de animale din regiune observaseră că animalele lor mureau în urma intoxicației cu arsenic.

Așadar, poluarea nu era un fenomen invizibil pentru comunitățile locale. Problema era că mijloacele de control al emisiilor industriale erau insuficiente, iar protecția mediului avea o importanță mult mai redusă decât dezvoltarea economică.

30 de tone de arsenic eliberate în atmosferă în fiecare zi

Folosind concentrațiile de arsenic măsurate în carotele de gheață și modele matematice care descriu dispersia particulelor în atmosferă, echipa de cercetători a estimat amploarea emisiilor provenite de la complexul industrial din Montana.

Rezultatul este impresionant: compania Anaconda Copper Mining Company ar fi eliberat aproximativ 30 de tone de arsenic în atmosferă în fiecare zi, în perioada de maximă activitate de la sfârșitul secolului al XIX-lea și începutul secolului XX.

Pentru a înțelege dimensiunea acestor emisii, cercetătorii au făcut o comparație cu industria modernă a cuprului din Chile, în prezent cel mai mare producător mondial al acestui metal. În ciuda faptului că Chile găzduiește peste 20 de exploatări miniere de cupru, emisiile totale de arsenic ale acestora reprezintă astăzi aproximativ un sfert din cantitatea estimată pentru vechiul complex industrial din Montana. Comparația evidențiază cât de mari puteau fi emisiile industriale într-o perioadă în care tehnologiile de reducere a poluării erau încă rudimentare.

Totuși, povestea nu s-a încheiat aici. În 1919, compania a început să instaleze dispozitive speciale în apropierea coșurilor de fum și a altor instalații, cu scopul de a captura arsenicul și de a împiedica eliberarea acestuia în atmosferă. Efectele acestei măsuri pot fi observate inclusiv în arhiva de gheață: concentrațiile de arsenic din depunerile atmosferice au scăzut cu aproximativ 60%. Este o dovadă directă a modului în care schimbările tehnologice și introducerea unor sisteme de control al emisiilor pot modifica semnificativ nivelul poluării atmosferice.

Din păcate, măsurile au fost luate târziu. Potrivit cercetătorilor, instalarea tehnologiilor de reducere a emisiilor a fost întârziată cu aproximativ un deceniu, perioadă în care sute de mii de persoane din zonele învecinate fuseseră deja expuse poluanților.

Ce ne pot spune ghețurile despre efectele poluării asupra sănătății?

Una dintre cele mai importante direcții deschise de acest studiu privește impactul pe care poluarea industrială l-ar fi avut asupra populației din secolele al XIX-lea și al XX-lea. Carotele de gheață demonstrează că arsenicul a fost eliberat în cantități foarte mari și transportat pe distanțe continentale. Totuși, ele nu pot indica singure cât arsenic a inhalat fiecare persoană și nici ce afecțiuni au fost provocate direct de această expunere.

Pentru a răspunde acestor întrebări, autorii studiului consideră necesară corelarea datelor climatice și geochimice cu informațiile demografice și epidemiologice din acea perioadă. Registrele recensămintelor, documentele medicale și datele istorice despre mortalitate ar putea ajuta la identificarea unor posibile legături între nivelul contaminării și apariția anumitor boli în comunitățile afectate. O asemenea abordare ar putea contribui la înțelegerea mai precisă a consecințelor pe termen lung ale poluării industriale și la evaluarea costurilor umane ale dezvoltării economice necontrolate.

În același timp, studiul demonstrează importanța arhivelor naturale în studiul istoriei mediului. Spre deosebire de documentele scrise, care pot fi incomplete sau inexistente, straturile de gheață păstrează o înregistrare fizică a particulelor care au circulat prin atmosferă.

Această proprietate le transformă într-un instrument valoros pentru identificarea surselor istorice de poluare, reconstituirea evoluției emisiilor și înțelegerea modului în care activitățile umane au modificat chimia atmosferei.

Gheața păstrează memoria industrializării

Descoperirea arsenicului în gheața arctică ne amintește că efectele activităților industriale nu se limitează la regiunea în care acestea se desfășoară. Poluanții eliberați într-un singur punct al planetei pot fi transportați de atmosferă la mii de kilometri distanță, ajungând inclusiv în unele dintre cele mai izolate ecosisteme ale Pământului.

Mai mult, aceste particule pot rămâne înregistrate în arhivele naturale timp de secole, oferind generațiilor viitoare posibilitatea de a reconstitui consecințele unor decizii economice și tehnologice din trecut.

Studiul arată și cât de importantă este monitorizarea emisiilor industriale. În cazul complexului minier din Montana, instalarea sistemelor de captare a arsenicului a redus considerabil poluarea, dar intervenția a venit după decenii de expunere a populației.

Astăzi, carotele de gheață păstrează încă urmele acelei perioade. Ele sunt, într-un fel, o mărturie tăcută a unei epoci în care dezvoltarea industrială a fost adesea însoțită de un cost ascuns pentru sănătatea oamenilor și pentru mediu.