Bekend als 'voor altijd' chemicaliën vanwege het feit dat ze niet afbreken in het milieu, poly- en perfluoralkylstoffen (PFAS) worden gebruikt in een breed scala aan producten en processen, van brandwerendheid tot vlekbestendige oppervlakken.

De Lancaster University-studie heeft ze gevonden in het oppervlaktezeewater in de buurt van smeltende Arctische ijsschotsen in concentraties die tot twee keer hoger zijn dan de niveaus die worden waargenomen in de Noordzee, hoewel de onderzochte regio van de Barentszzee duizenden kilometers verwijderd was van bevolkte delen van Europa.

Het onderzoek heeft aangetoond dat deze chemicaliën niet over zee zijn gereisd, maar door de atmosfeer, waar ze zich ophopen in Arctisch zee-ijs. Omdat poolijs sneller smelt dan voorheen, deze schadelijke chemicaliën komen efficiënt vrij in het omringende zeewater, wat resulteert in zeer hoge concentraties.

Lancaster's Dr. Jack Garnett en professor Crispin Halsall samen met collega's van HZG, Duitsland, hebben het langeafstandstransport en de depositie van PFAS naar het Noordpoolgebied onderzocht als onderdeel van EISPAC - een project dat gezamenlijk wordt gefinancierd door de Britse NERC en de Duitse BMBF als onderdeel van het Changing Arctic Ocean-programma.

PFAS bestaat uit een zeer groot aantal chemicaliën die talloze toepassingen hebben, inclusief verwerkingshulpmiddelen bij de vervaardiging van fluorpolymeren zoals teflon, vlek- en waterafstotende middelen in voedselverpakkingen, textiel en kleding, evenals gebruik in blusschuim.

Een bepaalde groep van deze chemicaliën - de perfluoralkylzuren (PFAA's) - zijn extreem stabiel en worden niet afgebroken in het milieu, maar kunnen bioaccumuleren en staan ​​bekend als giftig voor mensen en dieren in het wild.

PFAA's kunnen in de voedselketen terechtkomen vanwege hun mobiliteit in het milieu en eiwitbindende eigenschappen. De langere koolstofketenverbindingen van perfluoroctaanzuur (PFOA) en perfluoroctaansulfonzuur (PFOS) worden over het algemeen geassocieerd met leverschade bij zoogdieren, met ontwikkelingsblootstelling aan PFOA die de foetale groei bij mensen en andere zoogdieren nadelig beïnvloedt.

Dr. Jack Garnett ontdekte een ongewoon fenomeen waarbij PFAA's die in de atmosfeer aanwezig zijn, met sneeuwval worden afgezet op het oppervlak van ijsschotsen, waar ze zich uiteindelijk kunnen ophopen in het zee-ijs. Jack deed deze observatie tijdens het nemen van ijs- en watermonsters als onderdeel van een wetenschappelijke expeditie in het kader van het Noorse Nansen Legacy-project (arveetternansen.com/).

Zowel het zoutgehalte als de stabiele isotopenanalyse van sneeuw uitvoeren, ijs en zeewater, hij kon bepalen welke bijdrage van het in sneeuw en ijs opgesloten water uit de atmosfeer kwam en welke bijdrage uit zeewater kwam. Op deze manier was het mogelijk om de rol te beoordelen die atmosferisch transport uit verre streken had op de aanwezigheid van deze chemicaliën in het ijs.

De PFAA die aanwezig was in de atmosferische component was veel hoger dan de zeewatercomponent, bevestigt dat transport over lange afstand en depositie vanuit de atmosfeer de belangrijkste bron van deze chemicaliën naar het afgelegen Noordpoolgebied is, in plaats van het 'recyclen' van oudere voorraden van deze verontreinigende stoffen die aanwezig zijn in oceaanwateren.

Verder, de onderzoeken van het team uitgevoerd in een zee-ijsfaciliteit aan de Universiteit van East Anglia, ontdekte dat de aanwezigheid van pekel (zeer zout water) in jong ijs dient om verontreinigingen zoals PFAS in verschillende lagen in het zee-ijs te verrijken. PFAS zoals andere organische verontreinigende stoffen, bevinden zich over het algemeen in de pekel in plaats van in de vaste ijsmatrix zelf. Naarmate het ijs ouder wordt, wordt de pekel geconcentreerder, wat resulteert in een verrijking van deze verontreinigende stoffen in gerichte gebieden binnen het ijspak.

Langdurige dooiperiodes, vooral als de ijsschotsen nog bedekt zijn met sneeuw, resulteert in de hermobilisatie van de ijspekel en ook de interactie van smeltwater van sneeuw met de pekel. Dit kan resulteren in een duidelijke afgifte van PFAA's in het onderliggende zeewater.

Pekelkanalen aan de onderkant van ijs dienen als unieke habitat voor organismen aan de basis van het mariene voedselweb, en, als gevolg, ze zullen worden blootgesteld aan hoge niveaus van PFAA's die vrijkomen bij pekelafvoer en smeltwater uit het ontdooiende ijspak.

Prof Halsall, co-auteur van het recente Arctic Monitoring Assessment Program (AMAP) rapport over "POPs and Chemicals of Emerging Arctic Concern:The Influence of Climate Change, " zegt dat we een ongelukkige situatie hebben waarin de Noordelijke IJszee nu wordt gedomineerd door eenjarig ijs ten koste van meerjarig ijs als gevolg van de opwarming van de aarde. Dit betekent dat het grootste deel van het ijs in het Noordpoolgebied de vorige winter is gevormd, in plaats van over vele jaren.

Dit eenjarige ijs bevat veel mobiele pekel die in wisselwerking staat met de bovenliggende sneeuwlaag en kan dienen om verontreinigende stoffen zoals PFAS te concentreren, die meestal op zeer lage niveaus worden aangetroffen.

Helaas, met eerdere en meer grillige dooigebeurtenissen, dit kan leiden tot het snel vrijkomen van de opgeslagen chemicaliën, wat resulteert in hoge concentraties in de wateren rond de ijsschotsen.

Alleen door dit soort onderzoekswetenschap kunnen we de dynamiek van het gedrag van vervuilende stoffen begrijpen en de belangrijkste gevaren identificeren, vooral die met betrekking tot klimaatverandering.

Dit kan op zijn beurt leiden tot internationale wetgeving, zodat chemicaliën die dit soort gedrag vertonen, worden verboden.