Лесные пожары выносят мышьяк в реки ещё долго после того, как пламя утихает

Фото из открытых источников

В ходе почти всех рассмотренных исследований уровень мышьяка в ручьях после лесных пожаров повысился, а самые высокие показатели содержания мышьяка были зафиксированы в грунте под старой шахтой. Полная версия исследования была опубликована в журнале PLOS Water.

Когда бушует лесной пожар, люди видят дым, пепел и последствия разрушений. То, что стекает со склона холма месяц спустя, заметить сложнее. Исследователи, собравшие опубликованные работы о содержании мышьяка в воде после пожаров, обнаружили, что уровень этого металла в ручьях и реках повысился почти во всех исследованиях.

Мышьяк встречается в природе в горных породах и почве на большей части территории страны. Его неорганические формы вызывают рак, а длительное воздействие связано с диабетом и повреждением кожи. Человеческая деятельность может способствовать увеличению содержания мышьяка, особенно вблизи старых шахт и на сельскохозяйственных угодьях, обрабатываемых пестицидами и удобрениями.

Джордан Уиллефорд и его коллеги из отдела наук об окружающей среде и инженерии Университета Северной Каролины в Чапел-Хилле изучали существующие исследования, вместо того чтобы брать новые образцы. Над этим проектом совместно работали ученые из Агентства по охране окружающей среды.

Они проанализировали 676 статей, прочитали 105 полностью и оставили 20, в которых измерялось влияние реального пожара на содержание мышьяка в воде. Большая часть этой работы была проведена в Канаде, Португалии и на западе Соединенных Штатов.

В шестнадцати из двадцати статей сообщалось об увеличении или вероятном увеличении содержания мышьяка в воде после пожара. Из 17 работ, в которых проводились измерения в реках и ручьях, в 15 было обнаружено то же самое. Авторы не смогли провести формальный систематический обзор, поскольку пока не существует общепринятого способа оценки качества подобных исследований.

В семи из опубликованных статей сообщалось об уровнях мышьяка до и после пожара. Во всех, кроме одной, наблюдалось повышение: в одной зафиксировано увеличение среднего значения на 17%, а в остальных — скачок максимального значения на 300–34 900 процентов.

В ходе исследования средние значения оставались ниже федерального предела в 10 микрограммов на литр повсюду. В шести статьях, однако, были зафиксированы отдельные пробы с превышением этого предела, почти все из них – из неочищенной воды. Человек, пьющий воду из ручья через неделю после пожара, не пьет воду, соответствующую среднему показателю.

В 12 из 20 статей основным или вероятным путем попадания мышьяка в воду был сток, и во всех этих случаях впоследствии было зафиксировано увеличение содержания мышьяка в воде.

Огонь уничтожает растения, которые могли бы впитывать дождь и удерживать склон. Нагретая почва также впитывает меньше воды. Поэтому вода стекает по голой земле, подхватывает пепел и верхний слой почвы и уносит их в ближайший ручей. Концентрация мышьяка обычно достигала максимума сразу после первых ливней, и её уровень не всегда снижался.

В двух исследованиях было зафиксировано, что содержание мышьяка оставалось высоким даже через пять и 10 лет после пожара, причем в случае с 10-летней продолжительностью пожара речь шла об очищенной питьевой воде. Очистные сооружения предназначены для удаления мышьяка, и одно из них продолжало поставлять воду, превышающую допустимый уровень.

Самое высокое значение, зафиксированное в ходе проверки, было получено из ручья, протекающего ниже старого горнодобывающего предприятия во время штормов. В нем содержалось 70 микрограммов растворенного мышьяка на литр, что в семь раз превышает федеральный лимит, и 740 микрограммов, если учитывать мышьяк, связанный с частицами.

Сгоревшие здания оказали аналогичное воздействие в меньшем масштабе. Ручьи, стекающие с обгоревших кварталов, содержали больше мышьяка, чем ручьи, стекающие с обгоревшего леса. Зола от древесины, обработанной консервантом на основе мышьяка, содержала 807 миллиграммов мышьяка на килограмм, что в 33 раза превышает уровень в других образцах золы.

Уровень мышьяка повысился и вблизи ферм. В Португалии после пожара его концентрация возросла вблизи крупных сельскохозяйственных угодий. Авторы этого исследования предположили, что возможной причиной стало более раннее использование пестицидов и удобрений.

Второй путь — это попадание пепла и дыма прямо на открытую воду, и они распространяются дальше. После того, как в 2018 году пожар Camp Fire уничтожил большую часть города Парадайз, штат Калифорния, мышьяк, переносимый мелкими частицами дыма, достиг датчика контроля качества воздуха недалеко от Модесто, на расстоянии более 200 км.

В одном из образцов, взятых в задымленный день, показания монитора превысили значение на 2000%, хотя дыма поблизости не было.

Поджоги горнодобывающих территорий — это еще хуже. В одном из подтверждающих исследований подсчитано, что четыре пожара в окрестностях Йеллоунайфа, Канада, в 2023 году привели к выбросу от 2% до 9% всего мышьяка, выброшенного природными источниками в мировом масштабе в том году.

Однако дым представляет собой относительно кратковременный путь распространения, в то время как голый склон холма может продолжать смывать почву в воду с каждым дождем в течение нескольких месяцев.

Лишь три из 20 газет провели исследование подземных сооружений, и их выводы оказались неверными.

В самом крупном общенациональном исследовании измерялся средний уровень мышьяка в грунтовых водах, уже прошедших очистку для питья. Он вырос на 0,92 микрограмма на литр в течение трех лет после пожара и на 0,95 в течение 10 лет, что примерно на 250% выше среднего показателя до пожара. В течение трех лет после пожара количество нарушений, связанных с содержанием мышьяка в общественных системах водоснабжения, увеличилось с 2,0 до 2,32 в год, причем эта разница настолько мала, что, вероятно, является случайной.

Два других исследования ничего не выявили. Исследование, проведенное в Португалии, не показало никаких изменений через 15 дней после пожара, а третье исследование не обнаружило обнаруживаемого мышьяка в исследованной колодезной воде.

Закон о безопасной питьевой воде устанавливает стандарты для коммунальных предприятий, а не для частных колодцев, которые снабжают водой миллионы американских домохозяйств. В большинстве штатов проверка воды в частном колодце является обязанностью владельца и носит исключительно добровольный характер. Авторы утверждают, что изменения в состоянии частных колодцев могут просто оставаться незамеченными.

Оползни — это первый фактор. Они могут перемещать гораздо больше почвы, чем обычный сток, который может уносить с собой больше мышьяка. Ни в одной из 20 статей не рассматривалось, как оползень после пожара влияет на содержание мышьяка в воде.

Во-вторых, огнезащитным составом является вещество, замедляющее распространение огня. Некоторые химические вещества, сбрасываемые с самолетов для замедления распространения пожара, содержат аммиак и фосфор, которые могут превратить мышьяк в более легко перемещающуюся форму. В ходе обзора практически не было найдено исследований, проверяющих, происходит ли это.

Подземные воды — это третья по значимости проблема, и именно они попадают в водопроводные краны людей. Трех научных работ недостаточно, чтобы показать, является ли загрязнение подземных вод после пожара распространенным или редким явлением.

Авторы пишут, что в дальнейшем наибольшие усилия потребуются в отношении грунтовых вод. Тем временем, по их словам, после пожаров, особенно в районах, где сгорели старые шахты, фермы или дома, населенным пунктам, возможно, потребуется проверить воду на содержание мышьяка.