CAMBIO CLIMÁTICO

El cambio climático está acidificando y contaminando el agua potable y los ecosistemas alpinos

Garrett Rue practica la pesca con mosca en el centro de Colorado, a menudo rodeado de montañas de color ámbar y granate, y camina a lo largo de arroyos que parecen haber tomado prestados esos colores. A veces elige truchas locales y no consigue nada, porque no hay nada que pescar. Luego comenzó a escuchar historias de personas en las comunidades montañosas cercanas que no podían beber su propia agua. Comenzó a preguntarse: «Estos arroyos tienen un problema para mantener el ecosistema, no se pueden usar para beber. ¿Qué está pasando aquí?».

Hoy, Rue, una científica posdoctoral que estudia vías fluviales en el Instituto de Investigación Ártica y Alpina de la Universidad de Colorado, sabe cómo descifrar los códigos de color de la ecología fluvial: rojo oxidado o naranja para el óxido de hierro, tiza para el aluminio y amarillo para el manganeso. Este color revela la presencia de minerales que se lavan de la ladera; los resultados pueden ser perjudiciales para la vida acuática local y un peligro para los sistemas de agua potable. Algo de mineralización y acidificación ocurre naturalmente. Pero décadas de investigación han demostrado que parte de esto también es el resultado de excavaciones históricas y prácticas de manejo de desechos en minas regionales de oro, plata y otras minas que a menudo se encuentran en las montañas. Ahora, el cambio climático parece estar acelerando este proceso.

La química se originó en los valles altos, muchos de los cuales han servido durante mucho tiempo como torres de agua naturales del mundo. El cambio climático está elevando las temperaturas y aumentando la frecuencia e intensidad de las sequías en los entornos alpinos de gran altitud, donde a menudo se encuentran las minas. Un creciente cuerpo de investigación vincula estas condiciones más cálidas y secas con el agua cada vez más acidificada, lo que hace que las rocas drenen más minerales hacia las vías fluviales. La lista de sustancias que ingresan a estas aguas continúa creciendo. Desde las Montañas Rocosas hasta el Himalaya y los Andes, estas tendencias podrían afectar la calidad del agua en cualquier cuenca montañosa rica en minerales del mundo.

El estudio, en coautoría con Rue, es uno de los últimos en este sentido y uno de los primeros en vincular el aumento de las temperaturas con el aumento de las concentraciones de elementos disueltos de tierras raras en los arroyos de montaña.Estos elementos metálicos son utilizarD Pulir y teñir el vidrio, y fabricar las baterías y los imanes que alimentan nuestros omnipresentes teléfonos, televisores y vehículos motorizados. Rue dijo que sus hallazgos se publicaron en agosto en Ciencia y Tecnología Ambiental, Puede haber implicaciones adicionales para la seguridad del agua superficial potable y la salud a largo plazo de los ecosistemas alimentados por estos arroyos.

Drenaje de mina que sale de la entrada de la mina Natalie-Occidental.
El sistema de drenaje de la mina en la entrada de la mina Natalie-Occidental es una fuente importante de acidez y metales en South Fork of Cement Creek, un área minera histórica cerca de Silverton, Colorado. Crédito de la imagen: Garrett Rue

Los elementos de tierras raras identificados por Rue son elementos relativamente nuevos que se están estudiando en torno a problemas de calidad del agua.Poco se sabe sobre los efectos de estos elementos en la salud humana, y la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. Reglamento de Agua Potable No especifique umbrales para ellos. Por lo general, están presentes en el agua en partes por billón, a menudo demasiado bajas para detectarlas, dijo Rue. En muestras recolectadas entre 2012 y 2019 en la cuenca del río Snake de Colorado para el estudio reciente de Rue, el equipo encontró partes por billón de metales de tierras raras disueltos lantano, cerio, neodimio, samario, gadolinio, disprosio, erbio, iterbio e itrio. «Puede que no sean tóxicos de bajo nivel», dijo Rue, pero «podemos estar cruzando un umbral». Rue también informó haber encontrado elementos de tierras raras en los cuerpos de los insectos de los arroyos, lo que sugiere que estos metales están entrando en la red alimentaria.

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Incluso en partes de la cuenca del río Snake sin antecedentes mineros, Rue descubrió que las concentraciones de elementos de tierras raras en la vía fluvial estaban aumentando. Esto sugiere que a medida que aumentan las temperaturas y empeoran las condiciones de sequía, los depósitos de montaña que han perdido estos elementos a un ritmo relativamente constante durante décadas también se extenderán más, dijo la coautora del estudio Diane McKnight, ingeniera civil y ambiental de la Universidad de Colorado. lixiviación del suelo. Roca. No existen estándares de calidad del agua relacionados con elementos de tierras raras. Por lo tanto, McKnight y Rue hicieron referencia a los estándares de calidad del agua de los EE. UU. para el plomo y el cadmio para estimar el riesgo potencial que podría presentar dicha lixiviación. Los investigadores encontraron que los elementos de tierras raras estaban presentes en concentraciones más altas que el plomo y el cadmio, que se consideran seguros para la vida acuática y la salud humana.

Dejando a un lado el clima, el vínculo entre las minas y los problemas de calidad del agua río abajo, a menudo relacionados con la liberación de varios metales más allá de lo que se esperaba extraer, es generalizado y, en algunos casos, persistente.En otras partes de las Montañas Rocosas, incluido Idaho Cuenca del río Coeur d’Alene, un estudio de 1998 rastreó el ingreso de metal a las vías fluviales desde minas antiguas. Los investigadores encontraron el metal en sedimentos y rocas de río 50 millas río abajo de un sitio minero histórico.habitantes de islas italianas Cerdeña En las últimas décadas, se han ocupado de la contaminación de las aguas subterráneas causada por las inundaciones acidificadas drenadas de las minas, incluidas las minas fenicias milenarias.mientras en AlemaniaSegún los informes, el agua altamente ácida de las minas de plata, plomo, cobre y zinc excavadas en los últimos 800 años continuó contaminando las aguas subterráneas hace 20 años.

En los ejemplos anteriores, hay poca investigación formal sobre el papel del cambio climático. Pero si las sequías relacionadas con el clima están afectando la calidad del agua río abajo en otros lugares, hay muchos lugares para investigar solo en los EE. UU.Más de 100.000 personas abandonadas minas Según las estadísticas federales, permanecer en el país.Estimación ru más del 40% Las fuentes montañosas de los principales ríos de los EE. UU. pueden estar contaminadas con metales pesados ​​asociados con las minas o sus fuentes naturales.En Australia, donde la minería también floreció en el siglo XIX, un grupo de expertos en políticas públicas informa que algunos 60.000 Mina abandonada.

Las prácticas mineras tradicionales conducen a una posible contaminación del agua. Por cada onza de oro, plata, cobre y plomo extraída, los mineros empleados para extraer estas vetas producen toneladas de roca estéril.Hasta la década de 1970, los Estados Unidos ley minera Las empresas privadas, los buscadores individuales y los operadores de plantas pueden dejar montones de estos desechos.Las venas minerales suelen ser entrelazados, lo que significa que estas pilas de rocas incluyen varios metales que emergen del suelo junto con el mineral objetivo. La investigación de Rue agrega elementos de tierras raras a la lista de componentes potenciales eliminados de las rocas.

Las pilas de roca estéril pueden parecer inofensivas, pero los metales extraídos a menudo se encuentran en rocas que también contienen sulfuros. Cuando son erosionados por el aire y la precipitación con el tiempo, los sulfuros se degradan y producen ácido sulfúrico, que puede arrojar residuos de aluminio, cadmio, hierro, plomo, zinc y otros metales, incluido el sitio de la cuenca del río Snake estudiado por Rue y McKnight de tierras raras. la nieve o la lluvia transportan estos metales río abajo.

Mucha lluvia y agua de deshielo pueden diluir el impacto del metal en las vías fluviales cuesta abajo, y los humedales pueden actuar como filtros de agua. Pero un clima más cálido y seco, y la prolongada sequía que lo acompaña, ha debilitado esos factores atenuantes.

Para obtener más información sobre cómo estos impactos climáticos afectan la salud de los ríos, los investigadores revisaron muestras químicas de ríos recolectadas durante los últimos 40 años en la cuenca del río Snake en el centro de Colorado. Un estudio de 2012 que analizó estos datos correlacionó el aumento de las temperaturas de verano de la región con Aumento de cinco veces en la concentración Zinc y otros metales con impacto ecológico en cursos de agua de cuencas hidrográficas.Andrew Manning, geólogo investigador del Servicio Geológico de EE. UU., fue coautor del estudio y realizó un estudio de 2013 que muestra que a medida que el cambio climático alarga los veranos de la cuenca, esos meses más cálidos y secos Bajar el nivel de las aguas subterráneas– Puede exponer rocas más profundas a la intemperie, lo que produce ácido sulfúrico corrosivo. La reducción de la capa de nieve debido al calentamiento global también puede conducir a mayores concentraciones de minerales disueltos en cuerpos de agua cada vez más pequeños, agregó Rue.

“Es sorprendente cómo todas estas consecuencias imprevistas se unen cuando comienzas a perturbar el clima”, dijo Manning. «Estos ecosistemas, especialmente en lugares como el Ártico y las montañas, están cuidadosamente entrelazados en base a climas bastante estables».

McKnight ha estado estudiando la cuenca del río Snake durante décadas, documentando aguas cada vez más ácidas que liberan más metales pesados ​​(posiblemente incluyendo tierras raras) de las rocas. Ella recuerda la primera vez que un estudiante probó el pH de un río en un sitio allí y reportó que era 2.7 ácido, «Dije, ‘Eso no puede ser cierto'». Y así fue. «La lluvia ácida suele ser casi neutra, aproximadamente a 4 en el rango de pH, el nivel en el que la trucha arcoíris en esta cuenca disuelve suficiente metal en el agua. morirconcluyó un estudio de 2007.

Los metales disueltos río abajo pueden poner en peligro los suministros de agua de las comunidades humanas. Por ejemplo, la cuenca del río Snake desemboca en el embalse Dillon, que proporciona agua potable a Denver.El portavoz de Denver Water, Todd Hartman, dijo que la dilución y la sedimentación resolvieron la mayoría de los problemas, pero que la empresa de servicios públicos estaba observando de cerca. Agua de mina vertida en agua potableSi las áreas de esquí cercanas tuvieran que depender de agua acidificada y mineralizada más intensamente para crear nieve artificial, eso podría agravar el problema, agregó McKnight. El derretimiento de primavera puede lavar el metal recolectado en la nieve artificial del invierno anterior en arroyos cercanos en pulsos concentrados.

Manning dijo que los hallazgos de Lu fueron menos una causa de pánico que un impulso para realizar más investigaciones.

«Tenemos tan pocas cuencas hidrográficas con datos de calidad del agua a largo plazo que tenemos que hacer la pregunta más importante: ‘¿Qué tan común es esto?'», dijo Manning, quien recientemente tomó muestras de cuencas hidrográficas en Colorado para tratar de responder a este problema. «Es un tema muy preocupante, pero una de las cosas más importantes que estamos tratando de averiguar en este momento es cuánto debería importarnos. Simplemente no lo sabemos».

El trabajo de Rue lo ha tenido chapoteando en las vías fluviales de Nueva Zelanda, algunas de las cuales son lo suficientemente gruesas como para teñir sus tenis de naranja.Hace unos cuatro años, Rue visitó una mina de carbón en desuso mientras viajaba allí. Mia Los tanques de concha de ostra naturalmente alcalinos se utilizan para neutralizar la escorrentía ácida de las minas antiguas y reducir las cargas de metal de las mismas. Él espera ver innovaciones similares en los EE. UU. para abordar la escorrentía contaminante de las minas abandonadas. Dado que la demanda de elementos de tierras raras supera las cadenas de suministro mundiales, la recolección de minerales de las aguas contaminadas de estos arroyos de montaña podría satisfacer las necesidades de fabricación y aliviar las preocupaciones ambientales si se pueden superar los obstáculos técnicos y legales.

«Pero no se trata de encontrar el próximo auge», dijo Lu. «Se trata de encontrar soluciones sostenibles a los problemas ambientales… Ya estamos atascados, así que tenemos que salir de él de manera científica».

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