Dussintals av Alaskas mest avlägsna bäckar och floder förvandlas från kristallklart blått till en grumlig orange, och färgningen kan vara resultatet av mineraler som exponerats av tinande permafrost, finner ny forskning i Communications Earth &Environment .
För första gången har forskare från National Park Service, U.S. Geological Survey, University of California, Davis och andra institutioner dokumenterat och tagit prov på några av de försämrade vattnen, och identifierat 75 platser i ett Texas-stort område i norra Alaskas Brooks Range .
Dessa försämrade floder och bäckar kan ha betydande konsekvenser för dricksvatten och fiske i arktiska vattendelar när klimatet förändras, sa forskarna.
"Ju mer vi flög runt, började vi märka fler och fler orange floder och bäckar", säger huvudförfattaren Jon O'Donnell, en ekolog för NPS:s Arctic Inventory and Monitoring Network. "Det finns vissa platser som nästan ser ut som en mjölkaktig apelsinjuice. Dessa apelsinströmmar kan vara problematiska både när det gäller att vara giftiga men kan också förhindra migration av fisk till lekområden."
O'Donnell märkte först ett problem när han besökte en flod 2018 som verkade rostig trots att han var klar året innan. Han började fråga runt och sammanställa platser samtidigt som han tog vattenprover när det var möjligt i den avlägsna regionen, där helikoptrar i allmänhet är det enda sättet att komma åt floder och bäckar.
"De färgade floderna är så stora att vi kan se dem från rymden", säger Brett Poulin, biträdande professor i miljötoxikologi vid UC Davis som var en huvudforskare i forskningen. "Dessa måste färgas mycket för att plocka upp dem från rymden."
Poulin, vars expertis är inom vattenkemi, tyckte att färgningen liknade vad som händer med dränering av sura gruvor, förutom att inga gruvor är nära någon av de skadade floderna, inklusive längs den berömda Laxfloden och andra federalt skyddade vatten.
En hypotes är att permafrosten, som i huvudsak är frusen mark, lagrar mineraler och när klimatet värmdes exponerades metallmalmerna som en gång var inlåsta för vatten och syre, vilket resulterade i frigörande av syra och metaller.
"Kemin säger oss att mineraler vittrar ut," sa Poulin. "Att förstå vad som finns i vattnet är ett fingeravtryck om vad som hände."
De påverkade floderna ligger på federala marker som förvaltas av Bureau of Land Management, Fish and Wildlife Service och NPS, inklusive Gates of the Arctic och Kobuk Valley nationalparker.
Poulin och Ph.D. kandidaten Taylor Evinger analyserade första prover och samlade sedan in sina egna på en resa i augusti förra året, medan andra tog prover i juni och juli. I år ska de göra tre resor under sommaren för att samla in ytterligare prover.
Vissa prover från de försämrade vattnen har ett pH på 2,3 jämfört med det genomsnittliga pH på 8 för dessa floder. Detta innebär att sulfidmineralerna vittrar ut, vilket resulterar i mycket sura och korrosiva förhållanden som frigör ytterligare metaller. Förhöjda eller höga halter av järn, zink, nickel, koppar och kadmium har uppmätts.
"Vi ser många olika typer av metaller i dessa vatten," sa Evinger. "En av de mest dominerande metallerna är järn. Det är det som orsakar färgförändringen."
Medan O'Donnell först märkte en förändring 2018, har satellitbilder visat upp fläckigt vatten som går tillbaka till 2008.
"Frågan sprider sig långsamt från små källvatten till större floder över tiden", sa han. "När nya problem eller hot uppstår måste vi kunna förstå dem."
Förstå risker
Forskarna är inne på det andra året av ett treårigt anslag som syftar till att förstå vad som händer i vattnet, modellera vilka andra områden som kan vara i riskzonen och bedöma konsekvenserna för dricksvatten och fiskebestånd.
Problemet växer och påverkar livsmiljöer, vattenkvalitet och andra ekologiska system, vilket gör friska områden till försämrade livsmiljöer med färre fiskar och ryggradslösa djur. Om landsbygdssamhällen förlitar sig på dessa floder för att dricka vatten kan de behöva rening så småningom, och fiskebestånden som matar lokalbefolkningen kan påverkas.
"Det finns många konsekvenser," sa O'Donnell. "När klimatet fortsätter att värmas, förväntar vi oss att permafrosten fortsätter att tina och så varhelst det finns dessa typer av mineraler, finns det potential för att bäckar blir orange och försämras när det gäller vattenkvalitet."
Mer arbete behövs för att bättre förstå problemet och om floder och bäckar kan återhämta sig, kanske efter att kallt väder främjar permafrostens återhämtning.
"Jag tror att det kommer att bli mycket mer detaljerat arbete att följa upp för att ta itu med några av de osäkerheter som vi har för närvarande," sa O'Donnell.
Forskare från Alaska Pacific University, Colorado State University, University of Alaska Anchorage och UC Riverside bidrog också till forskningen.
Mer information: Jonathan A. O'Donnell et al, Metallmobilisering från upptining av permafrost till akvatiska ekosystem driver på rostbildning av arktiska strömmar, Communications Earth &Environment (2024). DOI:10.1038/s43247-024-01446-z
Journalinformation: Kommunikation Earth &Environment
Tillhandahålls av UC Davis
