Degradação de matéria orgânica causa enriquecimento de poluentes orgânicos em sedimentos hadal

Nature Communications volume 14, Número do artigo: 2012 (2023) Citar este artigo

2751 Acessos

454 Altmétrica

Detalhes das métricas

O enterro de poluentes orgânicos persistentes (POPs), como bifenilos policlorados (PCBs) em sedimentos do fundo do mar, contribui para 60% de suas emissões históricas. No entanto, dados empíricos sobre sua ocorrência no oceano profundo são escassos. As estimativas do sumidouro POP do oceano profundo são, portanto, incertas. As trincheiras Hadal, que representam a parte mais profunda do oceano, são pontos críticos para o enterro e decomposição de carbono orgânico. Os POPs particionam favoravelmente para carbono orgânico, tornando as trincheiras prováveis ​​sumidouros significativos para contaminantes. Aqui mostramos que os PCBs ocorrem em sedimentos hadal (7720–8085 m) e não hadal (2560–4050 m) na Fossa do Atacama. As concentrações de PCB normalizadas para o peso seco do sedimento foram semelhantes entre os locais, enquanto aquelas normalizadas para sedimentar carbono orgânico aumentaram exponencialmente à medida que a fração inerte de carbono orgânico do sedimento aumentou em sedimentos hadal degradados. Sugerimos que a dinâmica de deposição única e a elevada rotatividade de carbono orgânico nas trincheiras hadal aumentam as concentrações de POP nos lugares mais profundos da Terra.

Os poluentes orgânicos persistentes (POPs) produzidos pelo homem são encontrados em toda a Terra, incluindo os oceanos profundos1,2,3,4,5. Essas substâncias perigosas possuem propriedades físico-químicas que as tornam persistentes no meio ambiente e sofrem transporte de longa distância6. Os POPs, portanto, têm o potencial de prejudicar a vida marinha longe de suas fontes e muito depois de seu uso ter sido banido e as emissões primárias terem cessado. Por exemplo, as emissões globais dos produtos químicos industriais bifenilos policlorados (PCBs) foram significativamente reduzidas quando foram banidos em meados da década de 19707. No entanto, foi demonstrado recentemente que os PCBs ameaçam a reprodução e a viabilidade de mais de 50% das populações de baleias assassinas do mundo - quase cinco décadas após o pico de uso e emissões8. Os PCBs são conhecidos por causar sérios efeitos à saúde em humanos e animais. Eles prejudicam os sistemas reprodutivo e imunológico e são cancerígenos (Convenção de Estocolmo). Os PCBs bioacumulam e, como resultado, podem atingir concentrações nocivas em consumidores no topo da cadeia alimentar, incluindo humanos.

A maioria dos POPs são pouco solúveis em água e particionam favoravelmente em carbono orgânico na coluna de água. Por exemplo, os PCBs concentram-se aproximadamente 1.000.000 vezes à medida que partem da água para o fitoplâncton9. A bomba biológica facilita a exportação vertical de POPs sorvidos em partículas da superfície do oceano para as camadas de águas profundas e, finalmente, para a deposição bentônica10. Perfis verticais de POPs na coluna de água do Oceano Ártico mostraram concentrações crescentes com a profundidade como resultado do transporte com partículas que afundam em combinação com longos tempos de residência das camadas de águas profundas do Ártico1,11. Outros estudos realizados nos oceanos Atlântico e Índico até 3.000 m de profundidade3,12 concluíram que as correntes oceânicas podem desempenhar um papel importante no transporte de POPs para camadas de água mais profundas. O oceano profundo é considerado um sumidouro significativo de POPs10, e estima-se que o soterramento de PCBs em sedimentos oceânicos corresponda a 60% das emissões cumulativas desde o início de sua produção na década de 19302. No entanto, essas avaliações são baseadas em um número muito limitado de medições no oceano profundo e quase não existem dados empíricos sobre a ocorrência de POPs em sedimentos da parte mais profunda do oceano.

As trincheiras hadal representam a parte mais profunda do oceano global, estendendo-se de 6 a 11 km de profundidade e cobrindo uma área de 3,44 × 106 km2, correspondendo a cerca de 1% do leito oceânico13. Os sistemas de valas atuam como coletores de material orgânico. Este processo é facilitado pelo seiche14 interno induzido pelas marés e pelo deslocamento de sedimentos15 impulsionado pela gravidade para baixo. Além do transporte de material descendente mais contínuo, a translocação repentina distinta de grandes quantidades de material previamente depositado, tipicamente induzida por terremotos, pode ocorrer ao longo do eixo da trincheira. Investigações detalhadas de perfis de 210Pbex (espectrometria de raios gama de excesso de 210Pb) mostraram que tais eventos de "desperdício de massa" contribuem significativamente para a deposição de material na trincheira de Atacama15. Sedimentos hadal abrigam alta abundância de vida microbiana que prosperam na pressão hidrostática extrema16,17,18, e foram encontrados para suportar taxas de degradação mais altas de carbono orgânico em comparação com sedimentos abissais adjacentes e as taxas geralmente escalam com valores encontrados em encostas e margens continentais19 ,20. No entanto, as taxas de mineralização de carbono hadal variam consideravelmente dentro e entre sistemas de trincheiras, dependendo de i) produção oceânica de superfície19, ii) batimetria local e condições hidrográficas que podem concentrar ou separar material de depósito14 e iii) a ocorrência de eventos de perda de massa infrequentes que translocam relíquias, mas também frescas material orgânico lábil para o eixo da trincheira19,21.