Ten artykuł pochodzi z Hakai Magazine, internetowej publikacji o nauce i społeczeństwie w ekosystemach przybrzeżnych. Przeczytaj więcej takich historii na hakaimagazine.com.
Kiedy intensywny deszcz uderza w Nową Kaledonię, rzeki stają się czerwone.
Położona około 1200 kilometrów na wschód od Australii Nowa Kaledonia ma jeden z najbardziej rozległych ekosystemów raf koralowych na świecie i około 10 procent światowego niklu. Ponad sto lat wydobycia i wylesiania na francuskim terytorium Pacyfiku doprowadziło do jednego z najwyższych poziomów erozji gleby na świecie. Pokrycie lasów tropikalnych zostało zmniejszone z 70 procent do 20 procent, a gdy pada deszcz, woda i ziemia spływają ze wzgórz do rzek i morza, zabierając ze sobą nikiel i inne toksyczne metale.
Ostatecznie metale te - głównie nikiel, kobalt, żelazo i chrom - trafiają do łańcucha pokarmowego. Ostrygi żyjące w pobliżu rzek, które przebiegają obok miejsc wydobywczych, zawierają 20 razy więcej niklu niż ostrygi żyjące w pobliżu innych rzek. Węgorze w pobliżu wybrzeża mają wyższe stężenie niklu i innych metali niż te bardziej oddalone od morza.
„Konsekwencje tego rodzaju zanieczyszczeń są katastrofalne” - mówi Peggy Gunkel-Grillon, chemik środowiskowy z University of New Caledonia. Toksyczne metale przesuwają się w górę łańcucha pokarmowego i gromadzą się w najlepszych drapieżnikach, mówi.
Ale dowody na toksykologiczne działanie niklu na stworzenia morskie i ludzi są ograniczone. „W Nowej Kaledonii zaczynamy badać wpływ metali na środowisko - to nowy temat dla rządu i naukowców”, mówi Yannick Dominique, ekotoksykolog z firmy konsultingowej Bioeko w Nowej Kaledonii. Dominique jest częścią nowego projektu rządowego badającego poziomy i źródła narażenia na metal u ludzi w Nowej Kaledonii.
Badania na ludziach powiązały narażenie na nikiel - często poprzez palenie papierosów lub przemysł - ze zwiększoną częstością cukrzycy typu 2, a Światowa Organizacja Zdrowia klasyfikuje czysty nikiel jako czynnik rakotwórczy. Niewiele wiadomo jednak o skutkach spożywania wody i żywności o wysokiej zawartości niklu.
Myśląc o groźbie spływu niklu, Gunkel-Grillon i jej koledzy zastanawiali się, czy coś można zrobić.
W przemyśle morskim sztuczne konstrukcje podobne do skał powstają wokół konstrukcji, takich jak turbiny wiatrowe i morskie platformy wiertnicze, aby chronić je przed erozją. Bariery te powstają z materiałów na bazie wapnia w wodzie morskiej, które są przyciągane i gromadzą się wokół elektrycznie naładowanych konstrukcji metalowych. Naukowcy zastanawiali się, czy ten proces można by posunąć o krok dalej. To znaczy, jeśli elektrycznie naładowane metale mogą przyciągać materiały na bazie wapnia, czy formacje na bazie wapnia przyciągają zanieczyszczenia metalami ciężkimi?
W eksperymentach laboratoryjnych Gunkel-Grillon współpracuje z Markiem Jeanninem, inżynierem z francuskiego Université de La Rochelle, w celu opracowania metody wydobywania niklu z wody morskiej z Nowej Kaledonii.
Umieszczając stal ocynkowaną w wodzie morskiej i ładując ją słabym prądem elektrycznym, naukowcy wykazali, że mogą wyciągać jony metali z roztworu, zatrzymując je w zwapnionych osadach rosnących na elektrodzie stalowej.
W eksperymentach laboratoryjnych naukowcom udało się wyciągnąć nikiel z roztworu. (Zdjęcie Charlotte Carré) W teście laboratoryjnym opartym na koncepcji, naukowcy zanurzyli małe kawałki zelektryfikowanej stali w wodzie morskiej z dodatkiem niklu. Po siedmiu dniach odkryli, że do 24 procent niklu dodanego do wody zostało uwięzione.
Ale prawdziwym wyzwaniem, mówi Gunkel-Grillon, jest sprawdzenie, czy ich technika przełoży się na rzeczywiste warunki. Ten następny krok już trwa w lagunie Nowej Kaledonii. Pod koniec marca naukowcy przeprowadzili eksperyment na większą skalę w zatoce Numbo, która jest strefą przemysłową stolicy Nouméa.
Jeśli eksperymenty te zadziałają, naukowcy wyobrażają sobie jeszcze większą, stałą strukturę galwanizowanych elektrod, które siedzą pionowo w wodzie.
„Umieszczając nasze urządzenie u ujścia rzek, ścieków, portów lub innych miejsc, w których może wystąpić takie zanieczyszczenie, będziemy w stanie ograniczyć zanieczyszczenie rozpuszczonym niklem”, mówi Gunkel-Grillon.
Lokalna sieć elektryczna zasila eksperyment w Nowej Kaledonii, ale taka konfiguracja powinna być możliwa z turbinami wiatrowymi lub panelami słonecznymi w przyszłości.
Zanieczyszczenie metalami w środowisku morskim jest problemem na całym świecie, a to rozwiązanie jest bardzo obiecujące. Zespół zastosował również tę technikę do wychwytywania ołowiu, a Jeannin twierdzi, że nie widzi powodu, dla którego nie może działać również w przypadku innych metalowych pierwiastków.
„Starsze porty mogą zawierać w swoich osadach dość wysoki poziom zanieczyszczeń, takich jak metale i metale ciężkie”, mówi Philippe Andréani, dyrektor generalny Géocorail, firmy opracowującej sztuczne konstrukcje morskie w celu ochrony przed erozją. „Pochodzi z farb przeciwporostowych stosowanych w przeszłości na kadłubach oraz z innych źródeł. Porty nie są bardzo głębokie, więc turbulencje powodowane przez śmigła statków mają tendencję do podnoszenia osadów i uwalniania ich zanieczyszczeń. ”
Géocorail opatentował inną wersję elektrody wychwytującej metal, która jest testowana w kilku francuskich portach.
Do następnej wiosny wyniki badań terenowych w Nowej Kaledonii zostaną wprowadzone, a naukowcy powinni wiedzieć, czy ta technika może pomóc w toksycznym zanieczyszczeniu metalem.
„Kiedy pozyskujemy złoża z wody morskiej, będziemy mogli sprawdzić, które pierwiastki metaliczne zostały uwięzione, w tym wszystkie zanieczyszczenia metaliczne obecne w lagunie Nowej Kaledonii”, mówi Jeannin.
Powiązane artykuły z magazynu Hakai:
- Hełmy rybne nie ratują życia
- Śledzenie wydobycia głębinowego
- Śluzy wyspiarzy
