Эта статья взята из журнала Hakai Magazine, онлайн-публикации о науке и обществе в прибрежных экосистемах. Узнайте больше таких историй на hakaimagazine.com.
Когда проливной дождь обрушивается на Новую Каледонию, реки становятся красными.
Расположенная примерно в 1200 километрах к востоку от Австралии, Новая Каледония обладает одной из самых обширных в мире экосистем коралловых рифов и примерно 10 процентами никеля в мире. Более чем столетняя добыча и вырубка лесов на территории французской части Тихого океана создали одни из самых высоких уровней эрозии почв в мире. Покрытие дождевого леса сократилось с 70 до 20 процентов, и когда идет дождь, вода и земля беспрепятственно стекают с горных склонов в реки и море, забирая с собой никель и другие токсичные металлы.
В конечном итоге эти металлы - в основном никель, кобальт, железо и хром - попадают в пищевую цепочку. Устрицы, которые живут около рек, которые проходят мимо мест добычи, содержат в 20 раз больше никеля, чем у других рек. В угрях у побережья концентрация никеля и других металлов выше, чем в море.
«Последствия такого рода загрязнения катастрофичны», - говорит Пегги Ганкель-Грильон, химик-эколог из Университета Новой Каледонии. Она говорит, что токсичные металлы продвигаются по пищевой цепи и накапливаются в главных хищниках
Но данные о токсикологическом воздействии никеля на морских существ и людей ограничены. «В Новой Каледонии мы начинаем изучать воздействие металлов на окружающую среду - это новая тема для правительства и ученых», - говорит Янник Доминик, экотоксиколог из Новой Каледонии, консультант Bioeko. Доминик является частью нового правительственного проекта по изучению уровней и источников воздействия металлов на людей в Новой Каледонии.
На людях исследования связывают воздействие никеля - часто через курение сигарет или в промышленности - с повышенной распространенностью диабета 2 типа, и Всемирная организация здравоохранения классифицирует чистый никель как канцероген. Однако мало что известно о влиянии потребления воды и продуктов с высоким содержанием никеля.
Размышляя об угрозе утечки никеля, Ганкель-Грильон и ее коллеги задались вопросом, можно ли что-нибудь сделать.
В морской промышленности искусственные скальные образования создаются вокруг таких структур, как ветряные турбины и морские нефтяные платформы, чтобы защитить их от эрозии. Эти барьеры создаются из материалов на основе кальция в морской воде, которые притягиваются и накапливаются вокруг электрически заряженных металлических конструкций. Исследователи задавались вопросом, можно ли продвинуть этот процесс на шаг вперед. То есть, если электрически заряженные металлы могут привлекать материалы на основе кальция, могут ли образования на основе кальция привлекать загрязнители из тяжелых металлов?
В лабораторных экспериментах Gunkel-Grillon работает с Марком Жаннином, инженером из французского университета Ла-Рошеля, над разработкой метода извлечения никеля из морской воды Новой Каледонии.
Поместив оцинкованную сталь в морскую воду и зарядив ее слабым электрическим током, исследователи показали, что они могут вытягивать ионы металлов из раствора, задерживая их в кальцинированных отложениях, которые растут на стальном электроде.
В лабораторных экспериментах исследователи смогли извлечь никель из раствора. (Фото Шарлотты Карре) В ходе лабораторных испытаний, проведенных с целью проверки концепции, ученые окунули небольшие кусочки электрифицированной стали в морскую воду, залитую никелем. Через семь дней они обнаружили, что до 24 процентов никеля, добавленного в воду, оказались в ловушке.
Но настоящая проблема, говорит Ганкель-Гриллон, заключается в том, чтобы увидеть, будет ли их техника соответствовать условиям реального мира. Этот следующий шаг уже осуществляется в Новой Каледонии лагуны. В конце марта ученые провели крупномасштабный эксперимент в заливе Нумбо, который является промышленной зоной столицы Нумеа.
Если эти эксперименты сработают, ученые предполагают еще большую, постоянную структуру из оцинкованных электродов, которые расположены вертикально в воде.
«Поместив наше устройство в устья рек, стоков, портов или любых других мест, где может произойти такое загрязнение, мы сможем ограничить загрязнение растворенным никелем», - говорит Ганкель-Гриллон.
Локальная электрическая сеть питает эксперимент Новой Каледонии, но должна быть возможность запустить такую установку с ветряными турбинами или солнечными батареями в будущем.
Загрязнение металлами в морской среде является проблемой во всем мире, и это решение имеет большие перспективы. Команда также использовала эту технику, чтобы поймать лидерство, и Джанин говорит, что не видит причин, по которым она не может работать и для других металлических элементов.
«В старых портах в отложениях может быть достаточно высокий уровень загрязнения, например металлов и тяжелых металлов», - говорит Филипп Андреани, генеральный директор Géocorail, компании, которая разрабатывает искусственные морские сооружения для защиты от эрозии. «Это исходит от противообрастающих красок, которые использовались в прошлом на корпусах, и из других источников. Гавани не очень глубокие, поэтому турбулентность, создаваемая гребными винтами, приводит к подъему осадков и выбросу загрязняющих веществ ».
Компания Géocorail запатентовала другую версию электрода-ловушки, которая проходит испытания в нескольких французских гаванях.
К следующей весне будут получены результаты полевых испытаний на Новой Каледонии, и ученые должны знать, может ли этот метод помочь с загрязнением токсичными металлами.
«Когда мы получим отложения из морской воды, мы сможем проверить, какие металлические элементы попали в ловушку, включая все металлические загрязнители, которые присутствуют в лагуне Новой Каледонии», - говорит Жаннин.
Связанные истории из журнала Hakai:
- Рыбьи каски не спасают жизни
- Отслеживание глубоководной добычи
- Не имеющие выхода к морю островитяне
