چگونه ذوب شدن یخ‌های قطب جنوب جیوه به دام افتاده صدها ساله را دوباره فعال می‌کند

در زیر آب‌های منجمد شبه‌جزیره قطب جنوب، فلات قاره به آرامی در حال ثبت تاریخچه شیمیایی عصر صنعتی است. تحلیل‌های ژئوشیمیایی اخیر ۱۶ هسته رسوبی نشان می‌دهد که این بستر دورافتاده دریا، سالانه با نرخ ۹۳ میکروگرم در هر متر مربع، جیوه انباشت می‌کند. این رقم تقریباً دو برابر میانگین نرخ انباشت در فلات‌های قاره‌ای در سطح جهان است؛ آماری حیرت‌آور برای منطقه‌ای که هزاران مایل از مراکز صنعتی سنگین جهان فاصله دارد.[1][3]

برای بیش از یک قرن، ورقه‌های یخی عظیم قطب جنوب به عنوان یک گنجینه سیاره‌ای عمل کرده‌اند. در حالی که نیروگاه‌های زغال‌سنگ‌سوز، عملیات معدن‌کاری و کوره‌های ذوب فلزات، بخار جیوه را به جو پمپاژ می‌کردند، جریان‌های هوایی جهانی بخشی از آن آلودگی را به سمت جنوب حمل می‌کردند. هنگامی که در قاره قطب جنوب برف می‌بارید، جیوه از هوا پاک شده و به طور ایمن در داخل یخ‌کره (Cryosphere) محبوس می‌شد.[6]

این فرآیند جداسازی طبیعی، هزاران تن فلزات سنگین سمی را به طور مؤثر از چرخه فعال جهانی خارج کرده و از اکوسیستم‌های دریایی در برابر آلودگی شدید محافظت می‌کرد. با این حال، اکنون این گنجینه در حال ذوب شدن است. شبه‌جزیره قطب جنوب در حال حاضر یکی از سریع‌ترین مناطق گرم‌شونده روی زمین است و یخچال‌های در حال عقب‌نشینی آن، رابطه شیمیایی قاره با اقیانوس جنوبی را به طور اساسی تغییر می‌دهند.[1]

محققان این وارونگی را به عنوان فعال شدن «منبع آلودگی ثانویه» توصیف می‌کنند. یخ‌های در حال ذوب، به جای جذب صرف انتشار جدید، فعالانه در حال تخلیه دهه‌ها جیوه قدیمی به محیط زیست هستند. بر اساس مدل‌سازی‌های اخیر منتشر شده در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم، نرخ آزادسازی جیوه زمینی ناشی از ذوب یخ و فرسایش ساحلی، از آغاز عصر صنعتی تاکنون ۵۵۰ درصد افزایش یافته است.[1][2]

مکانیزم هدایت‌کننده این آزادسازی به عنوان حلقه «جو-یخچال-خشکی-اقیانوس» شناخته می‌شود. با افزایش دمای جو، یخ سطحی ذوب شده و روی بستر سنگی زیرین جریان می‌یابد. این رواناب آب ذوب شده به عنوان یک سیستم حمل و نقل بسیار کارآمد عمل می‌کند، هم جیوه جوی تازه رسوب کرده و هم ذخایر قدیمی‌تر و عمیق‌تر دفن شده را شسته و مستقیماً به آب دریاهای اطراف می‌ریزد.[1]

همزمان، از دست رفتن یخ دریا، سطح بیشتری از اقیانوس باز را در معرض هوا قرار می‌دهد. این سطح در حال گسترش، تبادل مستقیم گازها بین جو و دریا را تسریع می‌کند. داده‌ها نشان می‌دهند که تبادل جیوه بین هوا و دریا در طول همین دوره تاریخی ۳۵۰ درصد افزایش یافته و ورود آلاینده‌ها به محیط دریایی را تشدید می‌کند.[1][3]

حجم عظیم جیوه ورودی به اقیانوس جنوبی یک نگرانی جدی است، اما آنچه سم‌شناسان دریایی را نگران می‌کند، دگرگونی شیمیایی است که پس از رسیدن آن رخ می‌دهد. جیوه در شکل غیرآلی خود خطرناک است، اما به راحتی توسط موجودات زنده جذب نمی‌شود. خطر واقعی زمانی پدیدار می‌شود که با میکروبیولوژی منحصر به فرد اکوسیستم قطب جنوب تعامل می‌کند.[6]

باکتری‌های میکروسکوپی ساکن در کانال‌های آب شور یخ دریای قطب جنوب، دارای سازوکار ژنتیکی برای تبدیل جیوه غیرآلی به متیل‌جیوه هستند. متیل‌جیوه یک سم عصبی قوی و بسیار زیست‌دردسترس است. این ماده به راحتی از غشاهای بیولوژیکی عبور کرده و محکم به پروتئین‌ها متصل می‌شود، که دفع آن را برای موجودات زنده بسیار دشوار می‌سازد.[2][4]

هنگامی که متیل‌جیوه وارد ستون آب می‌شود، به سرعت توسط فیتوپلانکتون‌ها و دیاتوم‌ها، جلبک‌های میکروسکوپی که پایه و اساس شبکه غذایی اقیانوس جنوبی را تشکیل می‌دهند، جذب می‌شود. از آنجا که این سم در بافت سلولی حفظ می‌شود، غلظت آن در هر مرحله متوالی از زنجیره غذایی افزایش می‌یابد – فرآیندی که به عنوان بزرگنمایی زیستی (Biomagnification) شناخته می‌شود.[4]

شبکه غذایی قطب جنوب به طور مشهوری کوتاه و کارآمد است، که به طور متناقضی آن را در برابر این نوع انباشت شیمیایی بسیار آسیب‌پذیر می‌کند. دسته‌های عظیم کریل قطب جنوب مستقیماً از فیتوپلانکتون‌های آلوده تغذیه می‌کنند. سپس این کریل‌ها در مقادیر زیادی توسط طیف گسترده‌ای از شکارچیان، از جمله پنگوئن‌ها، فک‌ها و گونه‌های ماهی با ارزش تجاری مانند ماهی دندان‌دار قطب جنوب (Antarctic toothfish) مصرف می‌شوند.[6]

در هر سطح تغذیه‌ای (Trophic Level)، غلظت متیل‌جیوه چند برابر می‌شود. تا زمانی که این سم به شکارچیان رأس هرم مانند مارلین، کوسه‌ها و نهنگ‌های قاتل می‌رسد، سطوح آن می‌تواند از حد مجاز ایمنی غذایی تعیین شده فراتر رود. مشاهدات اخیر قبلاً غلظت‌های بالای جیوه را در پرهای برخی از جمعیت‌های پنگوئن و بافت عضلانی ماهی‌های شکارچی رده بالا شناسایی کرده‌اند.[2]

پیامدهای این امر بسیار فراتر از خط ساحلی بلافصل شبه‌جزیره قطب جنوب است. اقیانوس جنوبی با جریان‌های قدرتمند و سریع‌السیری مشخص می‌شود که آب را در سراسر جهان به گردش در می‌آورند. محققان تخمین می‌زنند که صادرات جیوه از شبه‌جزیره به اقیانوس باز از طریق این جریان‌ها ۴۰۰ درصد افزایش یافته است، که نشان می‌دهد ذوب شدن موضعی می‌تواند در نهایت سطوح سمیت را در شیلات‌های دوردست بالا ببرد.[1][3]

این پویایی یک چالش پیچیده برای سیاست‌های زیست‌محیطی جهانی ایجاد می‌کند. چارچوب‌های بین‌المللی، به ویژه کنوانسیون میناماتا در مورد جیوه، گام‌های مهمی در محدود کردن و کاهش انتشار جدید ناشی از فعالیت‌های انسانی برداشته‌اند. با حذف تدریجی جیوه در تولید و تنظیم انتشار زغال‌سنگ، سیاست‌گذاران با موفقیت در حال کاهش سرعت ورود آلاینده‌های جدید به جو هستند.[5]

با این حال، معاهداتی که برای تنظیم دودکش‌ها طراحی شده‌اند، نمی‌توانند جلوی آزادسازی آلاینده‌های قدیمی که قبلاً در یخ جاسازی شده‌اند را بگیرند. جیوه که در حال حاضر به اقیانوس جنوبی سرازیر می‌شود، دهه‌ها پیش منتشر شده است، به این معنی که حتی اگر امروز تمام انتشار صنعتی جهانی متوقف شود، آب ذوب شده قطب جنوب همچنان به عنوان یک منبع آلودگی موضعی برای آینده قابل پیش‌بینی عمل خواهد کرد.[5][6]

درک این واکنش تأخیری برای پیش‌بینی دقیق محیط زیست حیاتی است. مدل‌های اقلیمی و ارزیابی‌های خطر سمیت دریایی اکنون باید یخ‌کره را نه تنها به عنوان قربانی گرمایش، بلکه به عنوان یک شرکت‌کننده فعال در توزیع مجدد زباله‌های صنعتی تاریخی در نظر بگیرند.[6]

در حال حاضر، دانشمندان در حال گسترش شبکه‌های نمونه‌برداری خود در سراسر دریاهای راس و آموندسن هستند تا دقیقاً مشخص کنند که آلودگی تا کجا گسترش یافته است. با ادامه عقب‌نشینی یخ، نظارت بر تعادل ظریف شبکه غذایی اقیانوس جنوبی برای درک میراث بلندمدت عصر صنعتی در دورافتاده‌ترین قاره جهان ضروری خواهد بود.[2][3]