Rozkład i sezonowość potencjalnie toksycznych pierwiastków (PTE) w wodach rzeki Negro w Manaus, Amazonas, Brazylia

Dlaczego ta czarna rzeka ma znaczenie

Rzeka Negro w Amazonii może na mapie wyglądać odlegle, ale wpływa na opady, klimat i życie na dużych obszarach Brazylii. Przepływa też obok szybko rosnącego miasta Manaus, gdzie ścieki, przemysł oraz spływy z ulic i pól mogą wprowadzać do jej ciemnych wód mieszaninę metali i składników odżywczych. Badanie stawia proste, lecz istotne pytanie: jak wahania poziomu wody w ciągu roku zmieniają ilość i rodzaj tych substancji w wodzie i co to oznacza dla ludzi oraz dzikiej przyrody, które od niej zależą?

Rok z życia wielkiej rzeki

Naukowcy skoncentrowali się na tym, co określają jako potencjalnie toksyczne pierwiastki, w tym aluminium, miedź, cynk, mangan i fosfor, oraz na innych powszechnych minerałach, takich jak wapń, sód i potas. Pobierali próbki wody z 60 lokalizacji wzdłuż rzeki Negro w trzech różnych momentach: podczas niskiego stanu wody w styczniu 2023 r., w okresie przejścia od niskiego do wysokiego stanu we wrześniu 2023 r. oraz w okresie wyższych stanów w marcu 2024 r. Wszystkie próbki były przetwarzane zgodnie ze standardowymi metodami badania wody, a zespół porównał wyniki z brazylijskimi przepisami dotyczącymi jakości wody, które określają bezpieczne poziomy do picia i do użytku środowiskowego.

Co odkryli w ciemnych wodach

Wśród wszystkich mierzonych substancji wyróżniły się dwie: aluminium i fosfor. Ich średnie stężenia przekraczały limity ustalone przez krajowe przepisy we wszystkich trzech okresach poboru próbek. Stężenia aluminium były szczególnie wysokie w okresie niskiego stanu wody, a następnie maleły wraz ze wzrostem poziomu rzeki i rozcieńczeniem wód. Fosfor również osiągał szczyty w porze suchej i spadał w miesiącach wilgotniejszych. Wysokie stężenie fosforu budzi obawy, ponieważ może sprzyjać rozwojowi glonów i zwiększać podatność wód na eutrofizację — proces, w którym nadmiar składników odżywczych napędza zakwity szkodliwe dla ryb i innych organizmów. Autorzy jednak zauważają, że Negro jest naturalnie kwaśną rzeką typu „blackwater” bogatą w kwasy huminowe i materię organiczną — warunki, które utrzymują aluminium w roztworze i wpływają na zachowanie fosforu, więc nie każde podwyższone stężenie musi oznaczać bezpośrednie zanieczyszczenie.

Odczytywanie chemicznych odcisków palców

Zespół zastosował narzędzia statystyczne, aby odnaleźć wzorce ukryte w długiej liście pierwiastków. Analiza korelacji wykazała, że niektóre pierwiastki mają tendencję do wzrostu i spadku razem, na przykład aluminium z fosforem oraz wapń z magnezem i sodem. Te powiązania sugerują wspólne źródła i ścieżki trafiania do rzeki — od wietrzejących skał i gleb leśnych po sól morską i pyły przenoszone wiatrem znad Sahary. Druga metoda, analiza głównych składowych, pogrupowała próbki według sezonu: wody wysokie stycznia niosły więcej sodu, magnezu, wapnia, aluminium, fosforu, tytanu i berylu; suchsze warunki września sprzyjały potasowi, rubidowi i barowi; marzec wykazywał bardziej zrównoważony miks, z lekką przewagą litu i żelaza. Razem te wzorce sugerują, że puls powodziowy rzeki jest potężnym czynnikiem kształtującym chemię, ale inne wpływy, zwłaszcza użytkowanie ziemi przez ludzi, także odciskają swoje piętno.

Miasto, farmy i lasy nad brzegiem

Chociaż niedawne prace oceniają ogólną jakość wody rzeki Negro jako zazwyczaj dobrą, to badanie pokazuje, jak działalność miejska i wiejska może w interakcji z sezonowymi zmianami decydować o tym, które pierwiastki pojawiają się w wodzie i kiedy. Spływy z ulic miasta, nieoczyszczone ścieki i nawozy z pobliskich pól mogą łączyć się z naturalnie uwalnianymi minerałami i materią organiczną, zwłaszcza gdy intensywne opady spłukują krajobraz. Fakt, że najwyższe stężenia aluminium i fosforu pokrywają się z określonymi etapami cyklu powodziowego, wskazuje na kombinację naturalnych warunków tła i presji ze strony działalności ludzkiej, a nie na jedno, jednoznaczne źródło.

Co to oznacza dla przyszłości rzeki

Autorzy konkludują, że zanieczyszczenia tymi pierwiastkami w rzece Negro mają wieloczynnikowy charakter. Sezonowe zalewanie i wysychanie wyznaczają scenę, ale wzrost miasta, przemysł i rolnictwo w pobliżu Manaus silnie modulują ostateczny obraz. Chociaż większość pierwiastków pozostawała w zakresach typowych dla rzek Amazonii, utrzymująco wysokie stężenia aluminium i fosforu wymagają uwagi, zwłaszcza że rzeka jest wykorzystywana jako źródło wody. Badanie jest jednym z pierwszych szeroko zakrojonych wysiłków śledzących te substancje w rzece Negro, a autorzy argumentują, że przyszłe prace powinny obejmować osady i organizmy wodne oraz rozszerzać się przestrzennie i czasowo. Takie monitorowanie może kierować politykami publicznymi w ochronie tej kluczowej rzeki, pomagając godzić potrzeby dużego miasta z ochroną jednego z najważniejszych na Ziemi systemów słodkowodnych.

Cytowanie: dos Banhos, E.F., Arcos, A.N., Oliveira, R.L.e. et al. Distribution and seasonality of potentially toxic elements (PTEs) in the waters of the Negro river in Manaus, Amazonas, Brazil. Sci Rep 16, 14836 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42500-4

Słowa kluczowe: Rzeka Negro, jakość wody, toksyczne pierwiastki, sezonowość Amazonii, spływy miejskie