Denne artikkelen er fra Hakai Magazine, en online publikasjon om vitenskap og samfunn i kystøkosystemer. Les flere historier som dette på hakaimagazine.com.
Rett før klokka 10:10 på en varm sommernatt i 1917, lastet tyske soldater en ny type våpenvåpen inn i deres artilleri og begynte å bombardere fiendens linjer nær Ypres i Belgia. Skjellene, hver emblazonert med et lyst gult kors, ga en underlig lyd da innholdet delvis fordampet og dusjet en fet væske over de allierte grøftene.
Væsken luktet som sennepsplanter, og i starten så det ut til å ha liten effekt. Men det gjennomvåt gjennom soldatens uniformer, og etter hvert begynte det å brenne mennenes hud og betente øynene. I løpet av en times tid måtte blinde soldater ledes av feltet mot skadetoldstasjonene. Liggende i barnesenger, stønnet de skadde menn som blemmer dannet på kjønnsorganene og under armene; noen kunne knapt puste.
De mystiske skjellene inneholdt svovelsennep, et flytende kjemisk krigføringsmiddel ofte - og forvirrende - kjent som sennepsgass. Det tyske angrepet på Ypres var det første som satte inn svovelsennep, men det var absolutt ikke det siste: Nesten 90 000 soldater ble i alt drept i svovelsennepsangrep under første verdenskrig. Og selv om Genève-konvensjonen forbød kjemiske våpen i 1925, fortsatte hærene med å produsere svovelsennep og andre lignende våpen under hele andre verdenskrig.
Da freden endelig ankom i 1945, hadde verdens militære styrker et stort problem på hendene: Forskere visste ikke hvordan de skulle ødelegge de enorme arsenalene av kjemiske våpen. Til slutt valgte Russland, Storbritannia og USA stort sett det som virket den sikreste og billigste avhendingsmetoden den gangen: Dumping av kjemiske våpen direkte i havet. Tropper lastet hele skip med tonn tonn kjemisk ammunisjon - noen ganger innkapslet i bomber eller artilleribeskjell, noen ganger hellet i tønner eller andre containere. Deretter dyttet de containerne over bord eller kastet fartøyene til sjøs, og etterlot flekkete eller unøyaktige poster over steder og mengder som var dumpet.
Eksperter anslår at 1 mill. Tonn kjemiske våpen ligger på havbunnen - fra Italias Bari-havn, der det er rapportert om 230 tilfeller av svovelsennep siden 1946, til USAs østkyst, der svovelsennepsbomber har vist seg tre ganger tidligere 12 år i Delaware, sannsynligvis brakt med masse skalldyr. “Det er et globalt problem. Det er ikke regionalt, og det er ikke isolert, sier Terrance Long, styreleder for International Dialogue on Underwater Munitions (IDUM), en nederlandsk stiftelse med base i Haag, Nederland.
I dag leter forskere etter tegn på miljøskader, da bombene ruster bort på havbunnen og potensielt lekker deres dødelige nyttelast. Og når verdens fiskefartøy tråler for dypdykking av torsk og selskaper bor etter olje og gass under havbunnen og installerer vindturbiner på overflaten, har den vitenskapelige søken etter å finne og håndtere disse kjemiske våpnene blitt et løp mot klokka.
1914-1918 WWI: Omfangsrike bandasjer på sårede kanadiske soldater indikerer at de led sennepsgass fra tysk offensiv. (Shawshots / Alamy) På en regnfull dag i april, håper jeg en trikk i utkanten av Warszawa for å møte Stanislaw Popiel, en analytisk kjemiker ved Polens militære teknologiske universitet. Den grå forskeren er en ekspert på verdens nedsenkede kjemiske våpen, og interesserer seg mer enn en akademisk interesse for svovelsennep: Han har sett farene ved dette hundre år gamle våpenet på nært hold.
Jeg hadde håpet å besøke Popiel i Warszawa-laben hans, men da jeg kontaktet ham et døgn tidligere på telefon, forklarte han unnskyldende at det ville ta flere uker å få de nødvendige tillatelsene til å besøke laboratoriet hans i et sikkert militært kompleks. I stedet møtes vi i lobbyen til en nærliggende offiserklubb. Kjemikeren, iført en krøllet grå blazer, er lett å oppdage blant offiserene som freser rundt i stivne, triste grønne kjoleuniformer.
Ledende meg ovenpå til et tomt konferanserom, tar Popiel plass og åpner den bærbare datamaskinen. Mens vi snakker, forklarer den myktalige forskeren at han begynte å jobbe med svovelsennep under andre verdenskrig etter en stor hendelse for nesten 20 år siden. I januar 1997 trålte et 95 tonn tonn fiskefartøy ved navn WLA 206 utenfor den polske kysten, da mannskapet fant en merkelig gjenstand i garnene sine. Det var en fem til syv kilo stor del av det som så ut som gulaktig leire. Mannskapet trakk den ut, håndterte den og la den til side mens de bearbeidet fangsten. Da de kom tilbake til havnen, kastet de den i en søppelbøtte ved kaia.
Dagen etter begynte mannskapsmedlemmer å få plagsomme symptomer. Alle påførte alvorlige brannskader og fire menn ble til slutt innlagt på sykehus med rød, brennende hud og blemmer. Legene varslet myndighetene, og etterforskerne tok prøver fra den forurensede båten for å identifisere stoffet og sporet deretter klumpen til bydumpen. De stengte området til militære eksperter kjemisk kunne nøytralisere gjenstanden - en del av annen verdenskrig svovelsennep, frosset faststoff ved de lave temperaturene på havbunnen og bevart av vintertemperaturene under null på land.
Forskere ved Polish Academy of Sciences Institute of Oceanography bruker en fjernstyrt nedsenkbar for å ta prøver av vann og sediment rundt kjemiske ammunisjon i bunnen av Østersjøen. (Med tillatelse av Polish Academy of Sciences, Institute of Oceanography) En prøve tok veien til laboratoriet i Popiel, og han begynte å studere det for å forstå trusselen bedre. Svovlsenneps egenskaper, sier Popiel, gjør det til et fiendisk effektivt våpen. Det er en hydrofob væske, som betyr at det er vanskelig å oppløse eller vaske av med vann. På samme tid er det lipofilt eller absorberes lett av kroppens fett. Symptomene kan ta timer eller, i sjeldne tilfeller, dager å vises, slik at ofrene kan være forurenset og ikke engang innse at de er blitt rammet; det er ikke sikkert at det totale omfanget av den kjemiske forbrenningen er klar på 24 timer eller mer.
En kjemiker i Popiel's laboratorium oppdaget første gang hvor smertefull en slik forbrenning kan være, etter at en avtrekkshette dro damp fra et prøverør full av tingene opp over den ubeskyttede hånden hans. Gassen brente en del av pekefingeren hans, og det tok to måneder å leges - selv med avansert medisinsk behandling. Smertene var så sterke at kjemikeren noen ganger ikke kunne sove mer enn noen få timer av gangen i løpet av den første måneden.
Popiel forklarer at jo mer han leste om svovelsennep etter WLA 206-hendelsen, desto mer begynte han å stille spørsmål ved hvorfor det hadde overlevd så lenge på havbunnen. Ved romtemperatur på laboratoriet er svovelsennep en tykk sirupaktig væske. Men under kontrollerte laboratorieforhold brytes ren svovelsennep ned i litt mindre giftige forbindelser som saltsyre og tiodiglycol. Bombeprodusenter rapporterte at svovelsennep fordampet fra jorden i løpet av en dag eller to under varme sommerforhold.
Men det så ut til å forbli merkelig stabilt under vann, selv etter at metallhylsteret til bombene korroderte. Hvorfor? For å samle ledetråder begynte Popiel og en liten gruppe kolleger å teste WLA 206-prøven for å identifisere så mange av dens kjemiske bestanddeler som de kunne. Funnene var veldig avslørende. Militærforskere hadde våpnet noen bestander av svovelsennep ved å tilsette arsenolje og andre kjemikalier. Tilsetningsstoffene gjorde det klistret, mer stabilt og mindre sannsynlig å fryse på slagmarken. I tillegg identifiserte teamet mer enn 50 forskjellige "nedbrytningsprodukter" som ble dannet da det kjemiske våpenagentet interagerte med sjøvann, sedimenter og metall fra bombehusene.
Alt dette førte til noe som ingen hadde spådd. På havbunnen koagulerte svovelsennep i klumper og ble avskjermet av et vanntett lag med kjemiske biprodukter. Disse biproduktene "danner en hudtype, " sier Popiel, og på dypt vann, der temperaturene er lave og hvor det er få sterke strømmer som hjelper til med å bryte ned nedbrytningsproduktene, kan denne membranen forbli intakt i flere tiår eller lenger. Slik bevaring i dyphavet hadde en mulig oppside: Belegget kunne holde våpensvulpen sennep stabil, og forhindret at den forurenser miljøet på en gang.
Noen av verdens militarier dumpet sine kjemiske våpen på dypt vann. Etter 1945 krevde det amerikanske militæret at dumpingsplassene skulle være minst 1800 meter under overflaten. Men ikke alle regjeringer fulgte etter: Det sovjetiske militæret losset for eksempel anslagsvis 15.000 tonn kjemiske våpen i Østersjøen, der den dypeste plassen bare er 459 meter nede og havbunnen er de fleste steder mindre enn 150 meter dyp - en oppskrift på katastrofe.
(Nesten et århundre har gått siden den første bruken av svovelsennep som et kjemisk våpen i første verdenskrig, men disse ammunisjonene er fortsatt en trussel. Dette interaktive kartet er laget med data levert av James Martin Center for Nonproliferation Studies i Monterey, California, viser kjente steder der kjemiske våpen ble dumpet i verdens hav. Klikk på kartikonene for å se detaljer om nettstedene; klikk på skyveikonet øverst til venstre for å organisere innholdet annerledes.)
Den dagen jeg ankommer den polske feriestedet Sopot, tar jeg en kort spasertur langs sjøen. Når jeg ser meg rundt, har jeg det vanskelig å se for meg at tonn tonn rustende bomber fullpakket med giftige kjemikalier ligger mindre enn 60 kilometer til havs. Restauranter på byens viktigste tur reklamerer stolt med fisk og chips laget med baltisk fanget torsk på menyene. Om sommeren syltet turistene med hvite sandstrendene for å plaske i Østersjøens milde bølger. Vendere hawk smykker laget av rav som har vasket i land på lokale strender.
Jeg hadde tatt toget fra Warszawa for å møte Jacek Beldowski, en geokjemist ved Det polske vitenskapsakademiets institutt for oseanografi i Sopot. Fra sitt trange kontor i andre etasje i dette forskningssenteret koordinerer Beldowski et team med flere dusin forskere fra hele Østersjøen og utover, som alle jobber for å finne ut hva titusenvis av tonn kjemiske våpen kan bety for havet - og menneskene som er avhengige av det.
Beldowski har en lang hestehale og en seriøs, om litt distrahert måte. Når jeg spør ham om det er noe å bekymre seg for, sukker han. Med 4, 7 millioner euro (5, 2 millioner dollar) i finansiering, er prosjektet Beldowksi nå leder et av de mest omfattende forsøkene ennå på å evaluere trusselen om kjemisk ammunisjon under vann, og han har brukt de siste syv årene på å dømme sprø forskere og aktivister fra rundt Østersjøen og utover som krangler om akkurat dette spørsmålet.
På den ene siden, sier han, er miljøforskere som avviser risikoen helt og sier at det ikke er bevis på at våpnene påvirker fiskebestanden på en meningsfull måte. På den andre er forkjempere bekymret for at titusenvis av ubeskjente bomber er på grensen til å ruste ut samtidig. "Vi har 'tidsbombe og katastrofe' tilnærming kontra 'enhjørninger og regnbuer', " sier Beldowski. "Det er veldig interessant på prosjektmøter når du har de to sidene som kjemper."
For å prøve å svare på dette store spørsmålet, måtte Beldowskijs samarbeidspartnere først lokalisere dumpingsplasser på havbunnen. De visste fra arkivforskning og annen informasjon at dumping etter krigen var konsentrert på Østersjøens tre dypeste flekker - Gotland Deep, Bornholm Deep og Gdansk Deep. Beldowski kaller opp et bilde på datamaskinen sin, laget med sideskannet ekkolodd-teknologi noen uker tidligere under et cruise på instituttets tre-mastede forskningsfartøy. I nyanser av oransje og svart viser det høyoppløselige bildet en to kvadratkilometer lang patch av Bornholm Deep, 200 kilometer fra Sopot. Spredt over bildet er ni avvik som Beldowski identifiserer som individuelle bomber.
Når han løper markøren over bildet, påpeker Beldowski lange, parallelle riper på havgulvet. De er tydelige spor etter bunndragende garn, bevis på at trålere har fisket etter torsk på et kjent dumpsted, selv om nautiske diagrammer advarer dem om å holde seg borte. "Det er ikke bra å se så mange trålemerker i et område der det ikke anbefales tråling, " sier Beldowski. Verre er det at mange av linjene er i nærheten av kjente bomber, så det er veldig sannsynlig at trålerne avdekket dem, legger han til.
Når forskerne lokaliserer enten bomber eller skipsfartøyer med ekkolodd, manøvrerer de en fjernstyrt nedsenkbar utstyrt med et kamera og prøvetakingsutstyr til innenfor 50 centimeter fra de råtnende bomber for å samle sjøvann og sediment. Beldowski kaller opp en kort video på datamaskinen hans, hentet fra det fjernstyrte kjøretøyet noen uker tidligere. Den viser et spøkelsesaktig svart-hvitt bilde av et vraket tankbil, som ligger rundt 100 meter under overflaten.
Oppføringer antydet at det var fylt med konvensjonelle våpen da det ble kastet, men Beldowski sier at sedimentprøver tatt fra havbunnen nær skipet ga spor etter kjemiske stoffer. "Vi tror det hadde en blandet last, " sier han. I et laboratorium nede i gangen fra Beldowskis kontor blir prøver fra skipet analysert ved bruk av flere forskjellige typer massespektrometre. En av disse maskinene er på størrelse med et lite kjøleskap. Den varmer prøver til 8000 ° C, og sprekker dem inn i de mest grunnleggende elementene. Det kan bestemme tilstedeværelsen av kjemikalier i deler per billion.
Tidligere forskningsprosjekter om baltisk vannkvalitet så etter spor av svovelsennep i laboratoriekvalitet og et av nedbrytningsproduktene, thiodiglycol, og ble funnet nesten ingenting. "Konklusjonen var at det ikke var noen fare, " sier Beldowski. "Men det virket rart - så mange tonn kjemikalier og ingen spor?"
Så Beldowski og kollegene så etter noe veldig annerledes, basert på Popiels forskning. De søkte etter den komplekse kjemiske cocktail som militærforskere brukte til å våpenvåpe noen bestander av svovelsennep, samt de nye nedbrytningsproduktene som ble opprettet ved ammunisjonens reaksjon på sjøvann. Teamet fant biprodukter av svovl sennep i havbunnen sediment og ofte i vannet rundt dumpede bomber og containere.
"I halvparten av prøvene, " sier Beldowski og ristet på hodet, "vi oppdaget noen nedbrytningsmidler." Det var ikke alt svovelsennep, heller: I noen prøver kom nedbrytingsproduktene fra andre typer dumpede kjemiske våpen, som nervegass og lewisite.
Dette sideskannede ekkoloddbildet av havbunnen avslører hva som kan være et skutteskip fullt av kjemiske våpen, og trålmerker fra fiskefartøy som krysser havbunnen i nærheten. (Med tillatelse av Polish Academy of Sciences, Institute of Oceanography) Å lære å oppdage disse giftige stoffene er bare en del av problemet: Å vurdere trusselen disse kjemikaliene utgjør for marine økosystemer og for mennesker er en mer bekymringsfull sak. Selv om forskere lenge har samlet data om farene ved giftstoffer som arsen, er farene som er utsatt for våpnet svovlsennep og dets nedbrytningsprodukter ukjente. "Disse forbindelsene er våpen, så det er ikke noe du bare gir en gradstudent og sier dem til å kjøre det, " sier Hans Sanderson, miljøkjemiker og toksikolog med base ved Aarhus Universitet i Danmark.
Sanderson mener det ville være uforsvarlig å trykke på panikknappen til det er kjent mer om disse ammunisjonene på havbunnen og deres effekter. "Det er fortsatt mange spørsmål om miljøbelastningen, " sier den danske forskeren. "Det er vanskelig å gjøre risikovurdering hvis du ikke kjenner toksisiteten, og dette er ukjente kjemikalier som ingen noen gang har opplevd eller testet."
Noen forskere tror at foreløpige data om effekten av disse kjemikaliene på økosystemer kan komme fra langsiktige studier av torskebestander. Torsk er en kommersielt viktig art i Østersjøen, så forskere fra hele regionen har detaljerte poster om disse bestandene og deres helse som går tilbake mer enn 30 år. Og siden torsk er dypt dykkere, er det mer sannsynlig at det er mange andre baltiske fisker i kontakt med sediment på bunnen av havet - og med kjemisk ammunisjon.
Thomas Lang, fiskerøkolog ved Tysklands Thünen Institute, studerer mulige virkninger av denne kontakten. Hvis torsk fanget i nærheten av dump-steder er mer syk enn de som er trukket opp fra områder som anses som "rene", kan det være et hint om at kjemikaliene skader fisken. "Vi bruker sykdommer som indikatorer på miljøstress, " sier Lang. "Der fisk har høyere sykdomsbelastning, tror vi miljøspenningen er høyere."
I løpet av de siste fem årene har Lang undersøkt tusenvis av torsk, sett på helseindikatorer som det matematiske forholdet mellom deres vekt og lengde, og undersøkt fisken for tegn på sykdom og parasitter. I begynnelsen av disse studiene så det ut til at torsken som ble fanget fra et stort dumpeområde for kjemiske våpen hadde mer parasitter og sykdommer og var i dårligere tilstand enn de som ble fanget utenfor dumpområdet - et dårlig tegn.
De siste dataene maler imidlertid et annet bilde. Etter 10 separate undersøkelsescruise og 20.000 fysiske torsker, viser Langs studie bare små forskjeller mellom fisk fanget i kjente dumpingområder og de som er hentet fra lokaliteter andre steder i Østersjøen. Men Lang sier at situasjonen kan endre seg hvis lekkasjer av giftige stoffer øker på grunn av korroderende ammunisjon. "Det er nødvendig med ytterligere overvåking av økologiske effekter, " legger han til.
Et lite antall studier utført andre steder reiser også tvil om de forurensende virkningene av nedsenkede kjemiske våpen. The Hawai'i Undersea Military Munitions Assessment (HUMMA), et prosjekt betalt av det amerikanske forsvarsdepartementet og primært drevet av forskere fra University of Hawai'i i Manoa, er et eksempel. Forskerne har undersøkt et sted i nærheten av Pearl Harbor, hvor 16 000 svovelsennepsbomber ble dumpet i 1944.
Vannprøver tatt av HUMMA-teamet bekreftet tilstedeværelsen av biprodukter av svovl-sennep på stedet, men time-lapse-video viser at mange marine arter nå bruker bombene som et kunstig rev. Havstjerner og andre organismer har flyttet seg til haugene med ammunisjon, tilsynelatende upåvirket av de lekkende kjemikaliene. På dette stedet utgjør ikke svovelsennep "noen risiko for menneskers helse eller fauna som lever i direkte kontakt med kjemisk ammunisjon, " rapporterte forskerne.
Det som imidlertid er sikkert, er at de kjemiske våpnene som ligger på havbunnen utgjør en alvorlig trussel for mennesker som kommer i direkte kontakt med dem. Og etter hvert som verden fokuserer mer på havene som en kilde til energi og mat, vokser faren som undervannsvåpen byr på intetanende arbeidere og fiskemannskap. "Når du investerer mer i offshoreøkonomien, øker risikoen for å finne kjemiske ammunisjon hver dag, " sier Beldowski.
Faktisk planlegger noen store industriprosjekter i Østersjøen, som Nord Stream-gassrørledningen fra Tyskland til Russland, nå ruter for å unngå forstyrrende kjemiske våpendumper. Og tråleraktivitet på havbunnen fortsetter å avdekke kjemiske ammunisjon. I 2016 alene har danske myndigheter svart på fire forurensede båter.
Likevel er det noen alternativer for å rydde opp i rotet. Terrance Long, på IDUM, sier at innkapsling av korroderende ammunisjon på stedet i betong er et mulig alternativ. Men det ville være dyrt og tidkrevende. Beldowski sier at det bare kan være enklere for nå å plassere fiskeforbud og trappet oppovervåking rundt kjente dump-steder - den nautiske ekvivalenten til "Ikke gå inn" -skiltene.
Når jeg pakker bort notatboken og gjør meg klar til å dra tilbake til jernbanestasjonen i Sopot, ser Beldowski fremdeles bekymret ut. Han mener at forskere må være årvåkne og samle mer data om hva som skjer i sjøene rundt disse dump-områdene. Det tok flere tiår, sier han, for forskere på tvers av mange fagdisipliner å forstå hvordan vanlige kjemikalier som arsen og kvikksølv bygger seg opp i verdens hav og jord, og forgifte både dyreliv og mennesker. Verdens hav er enormt, og dataene om kjemiske våpen - så langt - er små.
"Globalt samarbeid gjorde studien av andre forurensninger meningsfull, " sier Beldowski. "Med kjemisk ammunisjon er vi på samme sted som marin forurensningsvitenskap var på 1950-tallet. Vi kan ikke se alle implikasjonene eller følge alle stiene ennå. ”
Relaterte historier fra Hakai Magazine:
- Life About the Wreck of the HMCS Annapolis
- Er dette året regjeringene beskytter havene i Antarktis?
- Når historien vasker Ashore
