Wiadomości o rekordowych ulewach i bezprecedensowych powodziach pojawiają się w mediach z niepokojącą regularnością. Globalne ocieplenie intensyfikuje cykl hydrologiczny Ziemi. Każdy wzrost średniej temperatury globu o 1°C zwiększa ilość pary wodnej w atmosferze o 7%. Rozgrzane, coraz bardziej wilgotne powietrze, wzmaga gwałtowność burz i potęguje opady (tzw. bomby deszczowe). Tymczasem wysokie koncentracje dwutlenku węgla odpowiadają za bujniejszy rozkwit roślinności, której okres wegetacji ulega wydłużeniu. Nic więc dziwnego, że coraz więcej martwej materii organicznej – m.in. resztek roślin i ściółki – trafia z lądu do cieków wodnych świata powodując ich mętnienie.
Według badania opublikowanego ostatnio w czasopiśmie Scientific Reports (Climate change-induced increases in precipitation are reducing the potential for solar ultraviolet radiation to inactivate pathogens in surface waters, Williamson i in., 2017) opisane powyżej zjawisko „globalnego brązowienia” blokuje w jeziorach śródlądowych, rzekach i wodach przybrzeżnych promienie ultrafioletowe (UV), które zabijają patogeny. Ustalenia zespołu naukowców z Instytutu Politechnicznego Rensselaer wskazują zatem na możliwość zwielokrotnienia czynników chorobotwórczych przenoszonych przez wodę.
Badacze już wcześniej odnotowali rosnącą częstotliwość przypadków „brązowienia” wód na całym świecie. W najnowszej analizie, którą nadzorował Uniwersytet Miami w Ohio, wykorzystano model z Narodowego Centrum Badań Atmosferycznych (NCAR), aby po raz pierwszy zmierzyć wpływ rozpuszczonej materii organicznej na zdolność promieniowania UV do niszczenia obecnych w wodzie patogenów.
Nadmiar rozpuszczonej materii organicznej nie tylko utrudnia światłu słonecznemu dezynfekowanie akwenów, lecz także ogranicza efektywność oczyszczalni ścieków, powiedział Craig Williamson, ekolog z Uniwersytetu Miami i główny autor pracy badawczej. W Stanach Zjednoczonych na choroby przenoszone przez wodę zapada rocznie od 12 do 19 milionów ludzi.
Kevin Rose, kierownik Katedry Rozwoju Kariery Wydziału Ekologii Słodkowodnej Instytutu Politechnicznego Rensselaer, zebrał dane dotyczące materii organicznej występującej w próbkach wody, aby ocenić skuteczność promieniowania UV w likwidowaniu patogenów. „W wielu regionach przejrzystość wody spada z powodu czynników takich jak brązowienie, a badanie to pokazuje, że zmiana ta najpewniej redukuje naturalne dezynfekowanie potencjalnie szkodliwych patogenów”, powiedział Rose.
Zespół wykorzystał próbki z jezior na całym świecie, od Pensylwanii i Wisconsin po Chile i Nową Zelandię. Testy określiły zawartość związków organicznych rozpuszczonych w każdej próbce, a także długości fal światła – w tym fal ultrafioletowych – wchłoniętych przez materię organiczną.
Korzystając z modelu „Troposferycznego fioletu widzialnego” – symulującego sposób, w jaki promieniowanie UV jest rozpraszane i pochłanianie podczas przejścia przez ziemską atmosferę – naukowcy ustalili, ile światła UV dociera do powierzchni jezior na przestrzeni roku. Badacze przeanalizowali również jego odbicie i załamanie, aby obliczyć, ile promieni przenika do jezior i na jaką głębokość.
„Troposferyczny fiolet widzialny” oblicza również spodziewaną moc dezynfekcyjną UV w konkretnym cieku wodnym na podstawie rozpuszczonej w nim materii organicznej i innych charakterystyk – pomiar znany jako „potencjał dezaktywacji słonecznej” (ang. Solar Inactivation Potential – SIP)”. Wyniki pozwoliły na ilościowe oszacowanie wpływu rozpuszczonej materii organicznej, a także ich zmian. Na przykład latem, w jednym z jezior w północno-wschodniej Pensylwanii, które wraz z innymi jeziorami w regionie uległo w ostatnich dziesięcioleciach znacznemu brązowieniu, współczynnik SIP spadł w latach 1994-2015 aż o połowę.
Naukowcy wskazali też, w jaki sposób SIP może zmniejszyć się dramatycznie po intensywnych opadach deszczu. Modelowanie przeprowadzone 21 czerwca 2011 – oparte na próbkach pobranych przed i po silnej burzy w miejscu, gdzie rzeka Manitowoc wpada do jeziora Michigan, które zaopatruje w wodę pitną ponad 10 milionów ludzi – pokazało, że SIP może ulec redukcji nawet o 22 proc. ze względu na dodatkową materię organiczną, która spływa na dany obszar podczas pojedynczej nawałnicy.
Niestety, nowe odkrycie jest kolejnym niepokojącym aspektem globalnego brązowienia. Wcześniej dowiedzieliśmy się, że w koktajlu spływów organicznych znajduje się fosfor i azot z nawozów sztucznych – związki, które stymulują zakwity glonów w rzekach i oceanach, co prowadzi do powstania w nich stref martwych wód. Mętnienie uśmierca też fitoplankton. Te mikroskopijne rośliny są fundamentem wodnego życia, ponieważ produkują tlen i służą za pokarm innym organizmom. Niedostateczna przejrzystość jezior zawęża najważniejsze siedlisko ryb, którym jest natleniona, górna warstwa zbiorników. Co więcej, przy ograniczonym przenikaniu światła zaczynają w akwenach dominować bakterie nie uczestniczące w procesie fotosyntezy. Żywiąc się związkami organicznymi, przyspieszają rozkład materii organicznej, w wyniku czego powstający przy tym dwutlenek węgla trafia do atmosfery i potęguje globalne ocieplenie. Mechanizm brązowienia jest więc dodatnim sprzężeniem zwrotnym zmiany klimatu.
Biosfera składa się ze złożonych i wzajemnie połączonych systemów. Mamy tendencję do umieszczania „problemów” środowiskowych w osobnych szufladach: globalne ocieplenie, globalne zaciemnienie, globalne brązowienie, zakwaszenie oceanu. Tymczasem każdy z nich jest przejawem jednego, głównego problemu cywilizacji: traktowania środowiska Ziemi jak ścieku.
Opracował: MR na podst. Climate change could decrease Sun’s ability to disinfect lakes, Phys.org.
