Denne artikkelen er fra Hakai Magazine, en online publikasjon om vitenskap og samfunn i kystøkosystemer. Les flere historier som dette på hakaimagazine.com.
Når kraftig regn rammer Ny-Caledonia, blir elvene røde.
New Caledonia, som ligger omtrent 1 200 kilometer øst for Australia, har et av verdens mest omfattende økosystemer for korallrev, og rundt 10 prosent av verdens nikkel. Mer enn et århundre med stripedrift og avskoging på det franske stillehavsområdet har skapt noen av de høyeste nivåene av jorderosjon i verden. Regnskogdekket er redusert fra 70 prosent til 20 prosent, og når det regner, renner vann og jord uhindret av åsene i elver og sjø, og tar nikkel og andre giftige metaller med seg.
Til slutt havner disse metaller - hovedsakelig nikkel, kobolt, jern og krom - i næringskjeden. Østers som bor i nærheten av elver som går forbi gruvesider, inneholder 20 ganger mer nikkel enn de som bor i nærheten av andre elver. Ål nær kysten har høyere konsentrasjoner av nikkel og andre metaller enn de lenger ut mot havet.
"Konsekvensene av denne typen forurensning er katastrofale, " sier Peggy Gunkel-Grillon, miljøkjemiker fra University of New Caledonia. De giftige metaller beveger seg oppover næringskjeden og hoper seg opp i topp rovdyr, sier hun.
Men beviset på toksikologiske effekter av nikkel på marine skapninger og mennesker er begrenset. "I Ny-Caledonia begynner vi å studere påvirkningen av metaller på miljøet - dette er et nytt tema for myndighetene og forskerne, " sier Yannick Dominique, en økotoksikolog ved New Caledons konsulentbiologi Bioeko. Dominique er del av et nytt regjeringsprosjekt som undersøker nivåer og kilder for metalleksponering hos mennesker i Ny-Caledonia.
Hos mennesker har forskning koblet eksponering for nikkel - ofte gjennom røyking av sigaretter eller industri - til en økt forekomst av diabetes type 2, og Verdens helseorganisasjon klassifiserer rent nikkel som kreftfremkallende. Lite er imidlertid kjent om effekten av å konsumere vann og matvarer som inneholder mye nikkel.
Med tanke på trusselen om nikkelavrenning, lurte Gunkel-Grillon og hennes kolleger på om noe kunne gjøres.
I marine næringer skapes kunstige berglignende formasjoner rundt strukturer som vindturbiner og oljeplattformer til havs for å beskytte dem mot erosjon. Disse barrierene er laget av kalsiumbaserte materialer i sjøvannet som tiltrekkes og bygger seg opp rundt elektrisk ladede metallkonstruksjoner. Forskerne lurte på om denne prosessen kunne bli presset et skritt videre. Det vil si at hvis elektrisk ladede metaller kan tiltrekke seg kalsiumbaserte materialer, kan kalsiumbaserte formasjoner tiltrekke tungmetallforurensninger?
I laboratorieforsøk jobber Gunkel-Grillon sammen med Marc Jeannin, en ingeniør fra Frankrikes Université de La Rochelle, for å utvikle en metode for å trekke ut nikkel fra sjøvannet utenfor Ny-Caledonia.
Ved å plassere galvanisert stål i sjøvann og lade det med en svak elektrisk strøm, har forskerne vist at de kan trekke metallioner ut av løsningen og fange dem i forkalkede forekomster som vokser på stålelektroden.
I laboratorieforsøk klarte forskere å trekke nikkel ut av en løsning. (Foto av Charlotte Carré) I en laboratorietest som konsentrerte seg, dyppet forskerne små biter av elektrifisert stål i sjøvann pigget med nikkel. Etter syv dager fant de ut at opptil 24 prosent av nikkelen som ble tilsatt vannet var fanget.
Men den virkelige utfordringen, sier Gunkel-Grillon, er å se om teknikken deres vil oversette til virkelige forhold. Dette neste trinnet er allerede i gang i en ny kaledonisk lagune. I slutten av mars plasserte forskerne et større forsøk i Numbo Bay, som er industrisonen i hovedstaden Nouméa.
Hvis disse eksperimentene fungerer, ser forskerne en enda større, permanent struktur av galvaniserte elektroder som sitter loddrett i vannet.
"Ved å plassere enheten vår ved munningen av elver, avløp, havner eller andre steder der slik forurensning kan oppstå, vil vi kunne begrense forurensningen av oppløst nikkel, " sier Gunkel-Grillon.
Det lokale elektriske nettet driver kraften i New Caledonian-eksperimentet, men det skal være mulig å kjøre et slikt oppsett med vindturbiner eller solcellepaneler i fremtiden.
Metallforurensning i det marine miljøet er et problem over hele verden, og denne løsningen gir store løfter. Teamet har også brukt teknikken for å felle bly, og Jeannin sier at han ikke ser noen grunn til at det ikke kan fungere for andre metalliske elementer også.
Eldre havner kan ha et ganske høyt nivå av forurensninger som metaller og tungmetaller i sedimentene sine, sier Philippe Andréani, administrerende direktør i Géocorail, et selskap som utvikler kunstige marine strukturer for erosjonsbeskyttelse. “Det kommer fra bunnstoffmaling som ble brukt tidligere på skrogene og fra andre kilder. Havnene er ikke veldig dypt, så turbulens forårsaket av fartøypropeller har en tendens til å løfte sedimentene og frigjøre forurensningene. "
Géocorail har patentert en annen versjon av en metallfelleelektrode, som testes i et par franske havner.
Innen neste vår skal resultatene fra den nye kaledonske feltprøven være, og forskerne bør vite om denne teknikken kan hjelpe med giftig metallforurensning.
"Når vi får avleiringene fra sjøvannet, vil vi kunne sjekke hvilke metalliske elementer som er fanget, inkludert alle metallforurensninger som er til stede i lagunen i Ny-Caledonia, " sier Jeannin.
Relaterte historier fra Hakai Magazine:
- Fiskehjelmer ikke redd liv
- Holde oversikt over gruvedrift
- Landlåste øyboere
