Känd som 'för alltid' kemikalier på grund av att de inte bryts ner i miljön, poly- och perfluoroalkylämnen (PFAS) används i ett brett spektrum av produkter och processer från brandskydd till fläckresistenta ytor.

Lancaster University -studien har funnit dem i ytvattnet nära smältande arktiska isflak vid koncentrationer upp till två gånger högre än de nivåer som observerats i Nordsjön, även om regionen Barentshavet som undersöks låg tusentals kilometer från befolkade delar av Europa.

Forskningen har visat att dessa kemikalier inte har rest till sjöss, men genom atmosfären, där de ackumuleras i arktisk havsis. Eftersom arktisk is smälter snabbare än tidigare, dessa skadliga kemikalier släpps effektivt ut i omgivande havsvatten vilket resulterar i några mycket höga koncentrationer.

Lancasters doktor Jack Garnett och professor Crispin Halsall tillsammans med kollegor från HZG, Tyskland, har undersökt långväga transporter och deponering av PFAS till Arktis som en del av EISPAC - ett projekt som finansieras gemensamt av Storbritanniens NERC och Tysklands BMBF som en del av programmet Changing Arctic Ocean.

PFAS består av ett mycket stort antal kemikalier som har otaliga användningsområden, inklusive bearbetningshjälpmedel vid tillverkning av fluorpolymerer som teflon, fläckar och vattenavvisande medel i livsmedelsförpackningar, textilier och kläder, samt användning i brandsläckningsskum.

En särskild grupp av dessa kemikalier - perfluoroalkylsyrorna (PFAA) - är extremt stabila och bryts inte ned i miljön men kan bioackumuleras och är kända för att vara giftiga för människor och vilda djur.

PFAA kan komma in i näringskedjan på grund av deras rörlighet i miljön och proteinbindande egenskaper. De längre kolkedjeföreningarna av perfluoroktansyra (PFOA) och perfluoroktansulfonsyra (PFOS) är generellt förknippade med leverskador hos däggdjur, med utvecklingsexponering för PFOA som påverkar fostertillväxt negativt hos människor och andra däggdjur.

Dr Jack Garnett upptäckte ett ovanligt fenomen där PFAA som finns i atmosfären avsätts med snöfall på ytan av isflak där de så småningom kan ackumuleras i havsisen. Jack gjorde denna observation medan han tog is- och vattenprover som en del av en vetenskaplig expedition under det norska Nansen Legacy -projektet (arvenetternansen.com/).

Genomför både salthalt och stabil isotopanalys av snö, is och havsvatten, han kunde avgöra vilket bidrag av vattnet låst i snö och is kom från atmosfären och vilket bidrag som uppstod från havsvatten. På så sätt var det möjligt att bedöma vilken roll atmosfärstransport från fjärran regioner hade för närvaron av dessa kemikalier i isen.

PFAA som fanns i den atmosfäriska komponenten var mycket högre än komponenten i havsvatten, bekräftar att långväga transporter och avsättning från atmosfären är den viktigaste källan för dessa kemikalier till det avlägsna Arktis snarare än att ”återvinna” äldre bestånd av dessa föroreningar som finns i havets vatten.

Vidare, teamets studier utförda i en havsisanläggning vid University of East Anglia, fann att närvaron av saltlösning (starkt saltvatten) i ung is tjänar till att berika föroreningar som PFAS i olika lager i havsisen. PFAS som andra organiska föroreningar, bor i allmänhet i saltlake snarare än själva ismatrisen. När isåldern blir saltlösningen mer koncentrerad vilket resulterar i en berikning av dessa föroreningar till fokuserade områden i isförpackningen.

Långvariga upptiningsperioder, särskilt när isflakorna fortfarande är täckta av snö, resulterar i återmobilisering av islake och även interaktion mellan snösmältvatten och saltlösning. Detta kan resultera i markant utsläpp av PFAA i det underliggande havsvattnet.

Saltlösningskanaler på undersidan av is fungerar som unika livsmiljöer för organismer vid foten av det marina matväven, och, som en konsekvens, de kommer att utsättas för höga halter av PFAA som släpps ut med saltlösning och smältvatten från det upptinande ispaketet.

Professor Halsall, medförfattare till den senaste rapporten Arctic Monitoring Assessment Program (AMAP) om "POPs and Chemicals of Emerging Arctic Concern:The Influence of Climate Change, "säger att vi har en olycklig situation där Ishavet nu domineras av ettårig is på bekostnad av flerårig is på grund av global uppvärmning. Vilket betyder att majoriteten av isen i Arktis har bildat föregående vinter, snarare än under många år.

Denna ettåriga is innehåller mycket mobil saltlake som interagerar med det överliggande snöpaket och kan tjäna till att koncentrera föroreningar som PFAS som vanligtvis finns på mycket låga nivåer.

Tyvärr, med tidigare och mer oregelbundna upptiningshändelser, detta kan leda till snabb frisättning av de lagrade kemikalierna, vilket resulterar i höga koncentrationer i vattnet som omger isflaken.

Det är bara genom denna typ av undersökande vetenskap som vi kan förstå dynamiken i förorenande beteende och identifiera viktiga faror, särskilt de som rör klimatförändringar.

Detta kan i sin tur driva internationell lagstiftning så att kemikalier som uppvisar denna typ av beteende är förbjudna.