In weiten Teilen des Nordwestens Nordamerikas versauern die Bäche stark und verfärben sich orange oder milchig weiß. Dies ist auf das Auftauen des Permafrosts zurückzuführen, eine Folge der Klimaerwärmung, die unmittelbare Folgen für Wasser und Tierwelt hat.
Die Versauerung von Bächen wird durch die Erosion natürlich vorkommender Sulfidmineralien vorangetrieben, die Säure, Sulfat und giftige Metalle in das Grundwasser und die Bäche freisetzen. Dies wird als Säuredrainage bezeichnet. Wasser kann mehrere Kilometer flussabwärts „oxidieren“, wenn Eisen- und Aluminiummineralien in die Bäche gelangen.
Auftauender Permafrost bedeutet, dass saures Grundwasser durch den Boden sickern und mit Wasser, Sauerstoff und Böden oder Grundgestein reagieren kann, die Sulfidmineralien enthalten. Durch die aus dieser Wechselwirkung resultierenden chemischen Reaktionen entstehen Quellen, die Säure und Metalle enthalten.
Wir haben kürzlich mit Unterstützung der Trʼondëk Hwëchʼin First Nation eine Studie zur Bachversauerung durchgeführt, die sich auf das Tombstone Waters Observatory (TWO) konzentrierte, eine hydrologische Überwachungseinrichtung unter der Leitung von Prof. Sean Carey an der McMaster University im zentralen Yukon.
Wir haben festgestellt, dass einige Gewässer in der Gegend innerhalb weniger Jahre stark versauert sind. Diese schnellen Veränderungen werden in natürlichen Einzugsgebieten selten dokumentiert und verdeutlichen, wie schnell auftauender Permafrost die Wasserqualität verändern kann.
Sich schnell verändernde nördliche Umgebungen
Das Aufkommen saurer Abwässer ist ein Beispiel für die tiefgreifenden Umweltveränderungen, die in nördlichen Landschaften stattfinden. Regionen in der Nähe der Arktis erwärmen sich mehr als dreimal schneller als der globale Durchschnitt, was zu Temperaturen in der Arktis führt, die in den letzten Jahrtausenden nicht mehr erreicht wurden.
Ein Bach im Tombstone Territorial Park. (Elliott Skierszkan), CC BY-NC
Während sich unsere Forschung auf den Yukon konzentrierte, haben Forscher ähnliche Beobachtungen in Berg- und Polarregionen gemacht, darunter im benachbarten Alaska, den Anden, den Pyrenäen und den Alpen.
Dies deutet darauf hin, dass die beschleunigte Sulfiderosion eine weit verbreitete Folge des Gletscherrückgangs und des Permafrostschmelzens ist.
Das Risiko wird durch die Geologie bestimmt, insbesondere durch die sulfidreichen Gesteine, die im Nordwesten Nordamerikas häufig vorkommen. Eine unmittelbare Folge ist eine Verschlechterung der Wasserqualität, die die aquatischen Ökosysteme auf eine Weise beeinträchtigt, die wir noch nicht vollständig verstehen.
Derzeit scheinen große Flüsse widerstandsfähig zu sein, da Säuren neutralisiert und Metalle im Wasserlauf verdünnt werden. Die langfristigen Folgen für große Flüsse bleiben jedoch ungewiss.
Die Auswirkungen enden nicht im Wasser. Die durch Sulfidverwitterung entstehende Säure reagiert mit Karbonatmineralien und Alkalität in einem Prozess, der dem Mischen von Essig und Backpulver ähnelt. Diese Reaktion trägt dazu bei, den Säuregehalt zu neutralisieren, setzt aber auch Kohlendioxid in die Atmosphäre frei, was zum weiteren Auftauen des Permafrosts beitragen könnte.
Zusammenarbeit mit lokalen Gemeinschaften
Angesichts des Ausmaßes der Bachversauerung und des unmittelbaren Risikos, das sie für die Wasser- und Ernährungssicherheit darstellt, ist es wichtig, dass Forscher eng mit den örtlichen Gemeinden zusammenarbeiten, um Forschungsprioritäten festzulegen.
Die Überwachung der Wasserqualität am Tombstone Water Observatory wurde eingeleitet, nachdem die Trʼondëk Hwëchʼin First Nation Bedenken hinsichtlich der Wasserqualität in ihrem Territorium geäußert hatte, insbesondere im Ddhäl Ch’èl Cha Nän (Tombstone Territorial Park).
Diese Daten boten uns die einmalige Gelegenheit, die dramatische Veränderung der Wasserchemie in Echtzeit zu beobachten und unterstützten die Beobachtungen von Gemeindemitgliedern.
Engineer Creek im Yukon. Saure Grundwassersickerungen sind entstanden, weil das Auftauen des Permafrosts neue Wechselwirkungen zwischen Wasser, Sauerstoff und Böden oder Grundgestein, die Sulfidmineralien enthalten, ermöglicht hat. (Elliott Skierszkan), CC BY-NC
Für die Tr’ondëk Hwëch’in haben diese Erkenntnisse eine tiefe Bedeutung, da ein gesundes Wassereinzugsgebiet für ihre kulturelle Identität, die Beschaffung ihres Lebensunterhalts und ihre Verantwortung für die Verwaltung von grundlegender Bedeutung ist.
Wasser ist auch zum Trinken und Angeln unerlässlich. Indigene Gemeinschaften gehören zu den ersten, die von einer Verschlechterung der Wasserqualität betroffen sind. Daher ist die Beteiligung der Gemeinschaft bei der Steuerung von Forschungs- und Schadensbegrenzungsbemühungen unerlässlich.
Die klimabedingte Verschlechterung der Wasserqualität in indigenen Gebieten ist ein Umweltproblem und stellt eine Herausforderung für die Gesundheit der Gemeinschaft sowie für die kulturellen Beziehungen und Verantwortlichkeiten dar, die seit Generationen bestehen.
Sich weiterentwickelnde Managementstrategien
Die Veränderung der Wasserqualität wird in den kommenden Jahren und Jahrzehnten erhebliche Auswirkungen darauf haben, wie die Gesellschaft mit der Überwachung der Wasserressourcen und der Landnutzungsplanung umgeht.
Die Regierung des Yukon hat die Überwachung verstärkt und öffentliche Hinweise zum Thema Trinkwasser gegeben, darunter auch neue Richtlinien für den Tombstone Territorial Park.
Im Jahr 2011 gelang es einer engagierten, von der Gemeinde getragenen Kampagne zum „Schutz des Peel Basin“ vor der Entwicklung, eines der größten intakten subarktischen Becken in Nordamerika zu schützen, mit dem Ziel, eine Verschlechterung der Wasserqualität zu verhindern.
Unsere jüngsten Beobachtungen zeigen jedoch, dass dieses Becken durch bisher unvorhergesehene Folgen einer Klimaerwärmung verändert wird.
Ein Abschnitt des Engineer Creek in der Nähe des Dempster Highway im Yukon. (Elliott Skierszkan), CC BY-NC
Die Verschlechterung der Wasserqualität hat auch Auswirkungen auf den Bergbausektor. Bergbaustandorte bereiten Wasser vor der Freisetzung auf, um Metalle und Säure zu entfernen.
Allerdings hat der unerwartete Anstieg der in Flüssen enthaltenen Metalle aufgrund des auftauenden Permafrosts in mindestens einem Fall die lokale Behandlungskapazität überfordert und dringende Anpassungen in zweistelliger Millionenhöhe erforderlich gemacht. Dies sollte Bergbauunternehmen und Regulierungsbehörden dazu veranlassen, die Risiken des Auftauens von Permafrost im Bergbaubetrieb zu bewerten und zu mindern.
Die Versauerung von Bächen ist ein weiteres Beispiel dafür, wie der Klimawandel unvorhergesehene Auswirkungen mit unmittelbaren Folgen für das menschliche Wohlergehen und die Umwelt hat.
Die Identifizierung von Landschaften, die durch die Versauerung von Flüssen gefährdet sind, wird dazu beitragen, Naturschutz- und Landbewirtschaftungsstrategien zum Schutz gefährdeter Arten und ihrer Lebensräume zu entwickeln. Einzugsgebietspläne und Wasserbewirtschaftungsrichtlinien müssen unser wachsendes Verständnis darüber berücksichtigen, wie sich auftauender Permafrost auf die Wasserqualität auswirkt.
Ohne jahrelange kontinuierliche Beobachtungen und Messungen wären schnelle Veränderungen der Wasserqualität möglicherweise unentdeckt geblieben oder erst erkannt worden, nachdem bereits erhebliche ökologische oder menschliche Auswirkungen eingetreten waren.
Unsere Fähigkeit, uns an ein sich erwärmendes Klima anzupassen, hängt von unserer Fähigkeit ab, diese Veränderungen im Laufe der Zeit zu erkennen und zu verstehen. Kanada muss weiterhin in wissenschaftliche Forschung investieren, die fundiertere Regulierungsprozesse unterstützt.
Dieser Artikel wurde von Owen Kemp-Griffin, Landverwalter des Ministeriums für natürliche Ressourcen der Tr’ondëk Hwëch’in First Nation, mitverfasst.