Потоки, связанные с грунтовыми водами, эффективнее очищаются от токсичных металлов

Потоки с хорошей связью с неглубокими путями грунтовых вод обладают большим микробным разнообразием и эффективнее предотвращают попадание токсичных форм металлов (часто — продуктов горнодобычи) в русло и их перенос вниз по течению. Они также лучше обезвреживают уже присутствующие металлы.

При благоприятных условиях прибрежная зона хранит питательные вещества и кислород, удовлетворяя потребности местных беспозвоночных и рыб. Эта зона также служит фильтром, где химические процессы и микробы снижают токсичность и подвижность металлов.

Однако исследование, опубликованное в Applied and Environmental Microbiology, показало, что при попадании в поток загрязнителей от горных работ фильтрационная способность этой реактивной зоны снижается. Притоки кислых, богатых металлами шахтных вод создают богатый железом минеральный барьер (заметный по ржавому цвету), который блокирует проникновение воды потока в русло, где происходит фильтрация.

Этот барьер снижает видовое разнообразие микроорганизмов, населяющих русло. Микроорганизмы, которые процветают в таких условиях, превращают металлы, растворенные в воде, в минералы, которые дополнительно закупоривают русло, ограничивая обмен питательными веществами между потоком и подземными водами.

«Это важное открытие, потому что отсутствие обмена между потоком и грунтовыми водами также мешало этому потоку служить естественным фильтром для токсичных металлов», — сказала ведущий автор Бет Хоугленд, доктор философии, геохимик из S.S. Papadopulos & Associates, Inc. «Металлы, такие как алюминий и медь, накапливались в этом потоке до уровней, вредных для водных видов».

Исследование проводилось на двух потоках в горах Сан-Хуан на юго-западе Колорадо, регионе, где с конца 1800-х годов велась активная добыча полезных ископаемых, продолжавшаяся более века. Сейчас этот регион является объектом Суперфонда Агентства по охране окружающей среды США, известным как горнодобывающий район Бонита-Пик.

«Наше исследование подчеркивает динамическое взаимодействие между гидрологией, геохимией и микробиологией на границе раздела грунтовых и поверхностных вод в потоках с кислыми шахтными водами», — отметила Хоугленд.

Потоки, такие как Семент-Крик, получающие сток из заброшенных шахт, особенно уязвимы к закислению и накоплению токсичных уровней металлов, вредных для рыб, беспозвоночных и другой биоты. В таких потоках обмен между грунтовыми водами и водой потока ограничен из-за более высоких концентраций растворенных металлов, которые забивают соединения между двумя источниками воды. Это, наряду с высокой кислотностью, приводит к низкому разнообразию микробиоты.

Одна из практических ценностей исследования — демонстрация условий, при которых снижается уровень токсичных металлов (алюминия, кадмия, мышьяка, цинка), переносимых вниз по течению. Исследование также показывает, что потоки с активным обменом между водой потока и неглубокими грунтовыми водами могут содержать микроорганизмы, снижающие выброс токсичных форм металлов в экосистемы ниже по течению.

«Это открытие может помочь регулирующим органам и ученым разработать стратегии восстановления, которые улучшат эту функцию потока, тем самым снизив токсичную нагрузку металлами от горных отходов», — заключила Хоугленд.