Шельфы оказались крупнейшим резервуаром ртути в мировом океане, но при этом неожиданно уязвимым к деятельности человека. За год в их поверхностных отложениях аккумулируется до 1290 тонн ртути, что в шесть раз превосходит предыдущие оценки, но из-за донного траления этот осадок взмучивается, и обратно в воду может уходить до 5600 тонн этого металла. Потепление приводит к тому, что растет диффузия ртути из порового пространства донных отложений. Об этом говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Sustainability.
С начала индустриализации в 1750-е годы деятельность человека привела к попаданию в окружающую среду примерно 1,1 миллиона тонн ртути, что больше, чем выбрасывают, например, вулканы. К тому же ртуть — потенциально одно из наиболее опасных для биосферы загрязняющих веществ. В основном она аккумулируется в океане, куда выносится с речным стоком. Некоторые обитающие в воде микроорганизмы способны преобразовывать неорганические соединения ртути в метилртуть — опасный нейротоксин, который аккумулируется в морских пищевых цепях.
Последствия такого загрязнения отчетливо проявились в прошлом столетии в Японии, где случилась Минаматская катастрофа — продолжительное массовое отравление жителей префектуры Кумамото метилртутью из рыбы. Конечно, не вся попадающая в океан ртуть остается в воде и превращается в метилртуть: если она оседает на илистые отложения, например, на континентальном шельфе или на дне океана, то прочно связывается и на длительное время выводится из биологического круговорота. При этом современные оценки аккумуляции ртути в морских экосистемах опираются, как правило, не на полевые наблюдения, а на математические модели, которые зачастую не воспроизводят поток металла из рек на шельфы.
Ученые под руководством Мао Дянь Лю (Maodian Liu) из Пекинского университета провели наиболее полную современную оценку ртутных накоплений в мировом океане. Они опирались на данные более чем 250 исследований, которые описывали инструментальные наблюдения, то есть измерения содержания ртути в пробах морской воды и кернах глубоководных донных и поверхностных шельфовых отложений. Эти анализы позволили отследить, как менялась ее концентрация на шельфах в течение нескольких столетий.
Оказалось, что континентальные шельфы — крупнейшие морские резервуары ртути, сейчас в них сейчас аккумулируется в два-семь раз больше ее соединений, чем в глубоководных донных отложениях. На каждый квадратный метр шельфов ежегодно поступает в среднем 42 микрограмма ртути — то есть 1290 тонн в год по всей планете. Этот поток в шесть раз выше оценок из последнего отчета Программы ООН по окружающей среде. Начиная с 1750-х, уровни содержания ртути на шельфе выросли в три раза. Самые большие потоки обнаружены в низких и средних широтах северного полушария: у берегов Юго-Восточной Азии и в западной акватории тропического сектора Атлантики ртуть аккумулируется в шесть раз интенсивнее, чем в среднем по миру (до 310 микрограмм на квадратный метр в год).
Авторы публикации отмечают, что несмотря большие объемы аккумулируемой ртути, поверхностные отложения становятся все менее надежным местом ее хранения. Донное траление приводит к взмучиванию илистых осадков и попаданию обратно в воду до 5600 тонн ртути ежегодно. Особенно заметно это в Средиземном море и у побережья Юго-Восточной Азии, где активно производят такой рыболовный промысел.
Помимо прямого воздействия на резервуары ртути в океане, человек нарушает их целостность и косвенно через изменение климата. С ростом окружающей температуры молекулы соединений ртути активнее выходят из порового пространства донных отложений в воду. Вода при этом из-за потепления становится менее вязкой, поэтому диффузия ртути в нее протекает быстрее. Ученые оценили диффузию из пор токсичной формы металла — метилртути — в 35 тонн в год, что втрое выше, чем ее вынос из рек.
Донное траление способствует не только ртутному загрязнению гидросферы, но и собственно потеплению климата. В донных отложениях аккумулируется органическое вещество, и когда этот осадок взмучивается тралами, органика попадает в толщу воды и легко окисляется. Исследователи подсчитали, что за последние 25 лет вылов рыбы с морского дна привел к выбросу порядка девяти миллиардов тонн углерода в атмосферу, то есть внес заметный вклад в потепление за счет роста концентрации парниковых газов.