La erosión química natural del lecho de roca es la fuente del aumento de la acidez y los metales, pero el principal impulsor de esta tendencia es el cambio climático, según el informe.

"Los metales pesados ​​son un verdadero desafío para los ecosistemas", dijo el autor principal Andrew Manning, geólogo del Servicio Geológico de Estados Unidos en Denver. "Algunos son bastante tóxicos. Estamos viendo tendencias regionales estadísticamente significativas en el cobre y el zinc, dos metales clave que suelen ser un problema en Colorado. No es ambiguo ni pequeño".

El estudio fue publicado en Water Resources Research .

Aunque el mecanismo que vincula el aumento de las temperaturas con el aumento de la erosión por sulfuros sigue siendo una cuestión de investigación abierta, los nuevos resultados apuntan a la exposición de la roca que alguna vez estuvo sellada por el hielo como el principal sospechoso, dijo Manning. La repentina aparición de "ríos árticos oxidados" que fluyen desde regiones de permafrost en proceso de descongelamiento en los últimos años es probablemente el mismo proceso, ampliado.

Colorado está plagado de parches de lecho rocoso ricos en sulfuros metálicos. El sulfuro de hierro brillante, conocido por muchos habitantes de Colorado como oro de los tontos o pirita, es el más común de estos minerales de sulfuro, pero el cobre, el zinc y otros sulfuros metálicos también son comunes.

La exposición al aire oxida los sulfuros metálicos en el lecho de roca, liberando los metales al agua subterránea, que fluye hacia las corrientes superficiales. Los depósitos de color rojo oxidado en los lechos de los ríos son signos distintivos de oxidación del sulfuro de hierro. Los sulfuros también acidifican el agua, lo que puede acelerar la erosión. Se encontró que algunos arroyos alpinos muestreados tenían un pH tan bajo como 3 o 4.

El estudio se basó en 40 años de datos de la química del agua y tomó muestras finales de todos los sitios en 2021 de 22 arroyos de cabecera en 17 cuencas que son naturalmente ácidas y lo suficientemente ricas en metales como para limitar las plantas y animales acuáticos. Los sitios de muestreo estaban por encima de los 3.000 metros (10.000 pies) de altura e incluían una mezcla de áreas y lugares prístinos y vírgenes que habían sido minados históricamente pero que se habían dejado en paz durante 50 a 100 años.

"El punto clave es que no se ha realizado ningún trabajo minero o de remediación recientemente", dijo Manning. "Estas cuencas simplemente han estado ahí, respondiendo únicamente al clima".

Montañas que se calientan y se secan

Se tomaron muestras de arroyos de montaña desde mediados de julio hasta noviembre, abarcando los períodos de bajo caudal de finales del verano y otoño. Los registros a largo plazo del volumen de flujo de los medidores de corrientes cercanos muestran que los caudales han estado disminuyendo con el aumento de las temperaturas y las capas de nieve más pequeñas, lo que sugiere que los volúmenes de agua más pequeños podrían explicar las mayores concentraciones de metales.

Pero Manning y sus colegas descubrieron que menos agua sólo podía explicar la mitad del efecto que observaron. Para alcanzar las concentraciones que estaban viendo, las montañas tenían que estar añadiendo metales y sulfatos a los arroyos a un ritmo más rápido.

A medida que estos arroyos de montaña ricos en metales desembocan en ríos más grandes, el efecto de la carga adicional de metal se diluye, observaron los investigadores.

"No creo que esto sea una gran señal de alerta para los principales usuarios metropolitanos o agrícolas río abajo en elevaciones más bajas", dijo Manning, "pero algunas de nuestras comunidades montañosas obtienen su agua sólo a poca distancia de estos arroyos mineralizados". Para ayudar a mitigar el riesgo para la calidad del agua, los administradores podrían beneficiarse de un conocimiento avanzado de qué metales ingresan al arroyo y dónde y con qué rapidez aumentan, afirmó Manning.

Más metales y acidez en estos arroyos de montaña también podrían afectar las decisiones sobre dónde invertir fondos limitados para remediar aquellos que han sido alterados por la minería histórica y dónde almacenar peces para beneficiar al turismo.

Caso local, patrón global

Las cuencas hidrográficas de Colorado son un caso dramático debido a la inusual abundancia de sulfuros metálicos en el lecho rocoso, dijo Manning, pero los científicos están observando concentraciones crecientes de sulfato más sutiles en los arroyos de montaña de todo el mundo. El nuevo estudio es el primero que relaciona estadísticamente la erosión acelerada por sulfuros con el aumento de las temperaturas a gran escala en toda una región.

El estudio encontró que los mayores aumentos en las cargas de metal se daban en los arroyos de montaña más altos y fríos. Manning dijo que este patrón apunta al deshielo del hielo subterráneo. Las elevaciones más altas de Colorado tienen temperaturas promedio anuales cercanas a los cero grados Celsius (32 grados Fahrenheit), lo que las sitúa justo en las condiciones límite del permafrost. Algunos picos se han calentado más allá del umbral de congelación desde 1980.

"El hielo es como una armadura. Si lo derrites, se crearán ventanas para que el agua subterránea entre en una roca que no ha visto agua ni oxígeno durante milenios, y comenzará a oxidarse con bastante rapidez", dijo Manning.

Otros posibles mecanismos son la caída de los niveles freáticos, que exponen la roca fresca al aire, y el derretimiento de los glaciares de roca, liberando bolsas de metales concentrados almacenados en el hielo. Los humedales acumulan metales y pueden liberar una explosión cuando el agua regresa después de períodos secos.

El estudio no encontró una correlación entre las tasas de aumento de las concentraciones de metales y la presencia de humedales, glaciares de roca o factores relacionados con la caída de los niveles freáticos, aunque estos podrían estar influyendo en otras regiones. Pero todos estos posibles mecanismos son consecuencias del cambio climático.

"Simplemente no hay otra explicación lógica que la de una señal climática cambiante", dijo Manning. "Nada más podría llegar universalmente a todas estas cuencas."