עליית פחמן דו־חמצני באטמוספירה מדליקה ניידות מתכות בנגר חומצי ממכרות

מדוע עליית CO2 ומכרות ישנים חשובים עבורך

בעולם כולו, מכרות נטושים ופעילים מדליפים מים חלודים וחומציים המזוהמים במתכות רעילות לנהרות ולשדות. במקביל, רמות הפחמן הדו־חמצני (CO2) באוויר ממשיכות לעלות בשל פעילות האדם. המחקר הזה שואל שאלה פשוטה אך חשובה: כשה־CO2 יעלה, האם זה יחמיר את זיהום המתכות שנובע מפסולת מכרות? על ידי שילוב סקר עולמי של אתרים מזוהמים עם ניסויים מעבדתיים מפורטים, מראים החוקרים שהתשובה היא כן — וחיידקים זעירים הם התווך המרכזי.

נהרות חבויים של חומצה ומתכת

נגר חומצי ממכרה הוא המים הכתומים או העכורים הנוטפים מסלעי פסולת וממנהרות בלמעלה מ־180,000 אתרי מכרה ברחבי העולם, ומזוהם כ־480,000 קילומטרים של מקורות מים. המים הללו חומציים מאוד ומלאים במתכות כגון קדמיום ואבץ שיכולות לעבור לקרקעות, ליבולים ולמי שתייה. המחקר החדש ניתח 800 דגימות מ־82 אתרים מושפעים במכרות בחמישה יבשות, המתפרסים באקלימים וסוגי עפרות שונים. בתנאים הקשים האלה, קבוצה אחת של חיידקים, הנקראת Acidithiobacillus, הופיעה שוב ושוב כשחקן מרכזי, ולעיתים מהוות יותר מחצי מכלל החיידקים בקהילה.

כורי־מיקרו שמונעים מהאוויר

המיקרובים האלה ניזונים מברזל וגופרית במינרלים סולפידיים, מייצרים חומצה שממיסה את הסלעים שסביב ומשחררת מתכות. באמצעות ניתוח בלמידת מכונה, מצאו החוקרים שה־CO2 האטמוספרי הוא החיזוי היחיד החזק ביותר בעולם לשפע Acidithiobacillus במי מכרה — חשוב יותר אפילו מרמת החומציות או ריכוז הברזל. זה רמז ש־CO2 מהאוויר עשוי לפעול כסוג של דלק. כדי לבחון זאת, גידלו מין מייצג, A. ferriphilus, ברמות CO2 המייצגות אוויר לפני־תעשייתי (200 חלקים למיליון), היום (בערך 400 חלקים למיליון), עולם קרוב לעתיד (1000 חלקים למיליון), ורמה ניסיונית גבוהה (5000 חלקים למיליון). ככל שה־CO2 עלה, CO2 המומס במים עלה, החיידקים גדלו מהר יותר, הגיעו לגודל אוכלוסייה גבוה יותר וחמצנו ברזל עד פי שלוש מהר יותר, מה שהוריד את ה־pH לכיוון חומציות גבוהה יותר.

כיצד CO2 נוסף מדליק את הברז המתכתי

הצוות שיחזר במעבדה מערכת מכרה מיניאטורית באמצעות ארסנופיריט, מינרל סולפידי עשיר בברזל וארסן. תחת CO2 גבוה יותר עלה מספר החיידקים ומשטח המינרל שחוק יותר ונאכל. המים הפכו לחומציים יותר, ומתכות כגון אבץ, קדמיום, ניקל, מנגן, נחושת ועופרת שוחררו מהר יותר, כאשר האבץ והקדמיום הראו את הקפיצות הגדולות ביותר. באופן מכריע, כאשר לא נוכחו חיידקים, העלאת CO2 לבדה כמעט ולא השפיעה על שחרור המתכות. מדידות גנטיות ואנזימטיות חשפו מדוע: CO2 מוגבר הדליק את מכונות קיבוע הפחמן של המיקרובים ואת מערכות האנרגיה הפנימיות שלהם, חיזק את חמצון הברזל וייצור האנרגיה. זה, בתורו, האיץ את יצירת החומצה ואת פירוק המינרלים הנושאים מתכות.

מתרחישי אקלים לסיכון במציאות

באמצעות מודלים סטטיסטיים, תרגמו המחברים את ממצאי המעבדה למספרים שניתן להשוות לנתיבי אקלים עתידיים. עבור כל עלייה של 100 חלקים למיליון ב־CO2 האטמוספרי, הם מעריכים ששחרור הקדמיום והאבץ מנגר חומצי במכרה יגדל בכ־0.5–2 אחוז, עם עליות קטנות אך מדידות למתכות אחרות. כאשר שמים רגישויות אלה בתוך תחזיות אקלים סטנדרטיות עד לשנת 2100, הם מוצאים שזרם הקדמיום מנגרי מכרה עשוי לעלות בכ־0.25–10.6 אחוז, והאבץ עד כ־15 אחוז, באתרים שבהם Acidithiobacillus שופע. ההעליות הגבוהות ביותר מתרחשות בתרחישי פליטה גבוהים, ובאזורים שכבר נאבקים עם חקלאות מזוהמת במתכות, כגון חלקים מסין, מקסיקו ופקיסטן.

מה המשמעות לאנשים ולכדור הארץ

המחקר מראה שעליית CO2 האטמוספרי עושה יותר מחימום הפלנטה: היא גם, בעקיפין, "מדליקה" זיהום מתכתי מפסולת מכרות על ידי חיזוק יתר של מיקרובים מייצרי חומצה. למרות שהעליות היחסיות הצפויות בשחרור מתכות עשויות להיראות צנועות, הן מצטרפות לזיהום קיים במקורות מים שמזינים חקלאות וקהילות. החוקרים טוענים שיש לכלול במפורש את רמות ה־CO2 בהערכות ובתוכניות ניקוי לנגר חומצי ממכרה, במיוחד באתרים עשירים במינרלי ברזל וגופרית. הם מציעים גם אסטרטגיות בקרה חדשות שמכוונות למנוע את המנוע המיקרובי של יצירת החומצה במקום רק לטפל במים המזוהמים. בעולמנו הנוטה לעליית CO2, הבנת וניהול המשובים החבויים האלה בין האקלים לזיהום תהיה קריטית לשמירה על מערכות אקולוגיות ובריאות בני אדם.

ציטוט: Wang, X., Ji, B., Li, H. et al. Rising atmospheric carbon dioxide ignites metal mobilization in acid mine drainage. Commun Earth Environ 7, 377 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03551-7

מילות מפתח: נגר חומצי ממכרה, פחמן דו־חמצני, ניידות מתכות מיקרוביאלית, זיהום במתכות כבדות, השפעות שינויי האקלים