Världens mest förorenade flod

Rio Tinto betyder den röda floden. I en turisthandbok om Andalusien kan man läsa att ”Rio Tintos flodbädd är röd och gul och vattnet är totalt livlöst”. Men inget kunde vara mer fel. Flodens vatten och bottnar kryllar av mikroskopiskt liv. Till och med centimeterstora insekter, buksimmare, jagar i dessa extremt förorenade vatten.

Floden får sin röda färg främst från järn som den bär med sig. För att järn ska lösa sig i vatten måste det vara surt, och i Rio Tinto är pH-värdet på vissa ställen surare än ättikssprit. Men det finns mycket mer än järn i vattnet. Svavel och kisel förekommer i höga koncentrationer liksom en lång rad metaller, flera av dem giftiga tungmetaller.

Har sitt ursprung i havet

Området där floden rinner upp är geologiskt sett mycket ovanligt. Här finns världens största och mest berömda avlagring av sulfidmalm. Bältet sträcker sig 250 kilometer genom sydvästra Spanien och södra Portugal och är rikt på gruvor där man har brutit sulfidmalm under årtusenden.

Fyndigheterna bildades i havet för 300 till 350 miljoner år sedan. Vulkanisk aktivitet på bottnen skapade massiva flöden av mycket hett vatten från jordens inre. Med vattnet följde mineral som, när det mötte det kalla havsvattnet, bildade avlagringar på bottnen. Dessa blev rika på metaller som järn, koppar, zink, arsenik, bly, silver och guld. Under årmiljonernas lopp har jordens yta omvandlats och havsbottnen blivit land.

Genom att studera restprodukterna från gruvbrytningen går det att uppskatta hur mycket malm som har brutits under olika epoker. Romarna tog ut ungefär 25 miljoner ton berg, långt mindre än vad gruvbolaget Rio Tinto bröt under åttio år från 1873.

Förorenad i 5000 år

Att bryta malm ger restprodukter, så kallat gruvavfall. En hel del metaller finns kvar i avfallet, och de är dessa som lakas ut i området där floden rinner upp och följer med vattnet ända ner till havet.

Sura, förorenade vattendrag från gruvavfall är ett känt och svårbemästrat miljöproblem. Men floden Rio Tinto är unik på flera sätt. Först och främst är problemet mycket gammalt. Analyser av bottensediment i havet utanför flodens mynning visar att Rio Tinto har varit förorenad lika länge som gruvdriften har pågått, kanske ännu längre. I minst 5 000 år har metaller läckt ut i floden.

Dessutom finns det bara små tillflöden av vatten till floden på dess väg till havet, vilket innebär att föroreningarna inte späds ut, förutom vid kraftiga regn. Under vinterns regnperiod späds vattnet visserligen en del. Men under torrperioden, i sommarens gassande sol, dunstar vatten ur floden – och koncentrationen av föroreningar ökar i stället nedströms.

Det är inte bara vi människor som vill komma åt malmens metallsulfider. Också många bakterier använder dessa svavelföreningar, men i annat syfte. Medan människan utvinner metaller ur malmen, utvinner bakterierna energi. För den som förstår sig på att göra det, finns det nämligen kemisk energi att hämta i metallsulfider. När den krossade malmen kommer i kontakt med luftens syre kan den till och med självantända och börja brinna, vilket ju tydligt visar att det finns energi att hämta.

Bakterier som miljöbovar

Bakterierna förbränner sulfiderna molekyl för molekyl. Den utvunna energin omvandlas till kemisk energi i stället för värme och kan sedan användas för bakteriernas tillväxt och förökning.

Men också denna kemiska förbränning av sulfider producerar avfall: svavelsyra och metaller som avges till omgivande vatten. En stor del av de föroreningar som vi hittar i lakvatten från Rio Tintos gruvhögar är resultat av bakteriernas aktiviteter.

Forskare har hittat flera nya okända bakteriearter samt kända arter av fyra olika släkten i gruvavfallet. Alla dessa är specialister på att utvinna kemisk energi ur metallsulfider.

De gruvarbetande bakterierna lever huvudsakligen i själva gruvavfallet som är deras energikälla. Men också i floden och dess tillflöden finns det liv.

Livet i Rio Tintos vatten

Flodbottnen i området, särskilt intill gruvsamhällena, är bitvis täckt av håriga bakteriemattor. Dessa bakterier lever dock inte av metallsulfider. De utnyttjar andra föroreningar: de organiska ämnen som avloppen från människans bosättningar levererar till flodsystemet.

För att skydda sig mot det sura, metallrika vattnet klumpar bakterierna ihop sig i en form som är typisk för bakteriesläktet Zoogloea. Bakterierna som sitter ytterst får säkert ta en hel del stryk, för där finns höga koncentrationer av alla de olika metaller som är lösta i vattnet. Men de bakterier som sitter en bit in i bakteriemassan frodas och lever väl.

Uppe på bakteriemattorna växer gröna organismer. Ofta dominerar ett märkligt encelligt djur i dessa lager. Det är Euglena, ett så kallat ögondjur som också är en växt i den meningen att det kan utföra fotosyntes. I ljus lever euglenorna på solljus, men när det blir mörkt äter de genom sina små munnar, precis som djur.

Fångar upp metaller

Högst upp i Rio Tintos källflöden, ovanför samhällena Rio Tinto och Nerva, saknar vattnet organiska föroreningar från kommunala utsläpp, men innehåller ändå mycket liv. Euglenor växer även här och får klara sig enbart genom fotosyntes.

I samarbete med University of Toronto, Kanada, gjorde medlemmar från mitt och ett kanadensiskt forskningsteam nyligen en expedition till Rio Tinto. Vi koncentrerade våra undersökningar till ett av de högst belägna källflödena ett par kilometer norr om Nerva. Vi studerade främst i vilken omfattning som bakterierna kan ta upp metaller ur det röda vattnet.

Vi tog prov från tre platser längs källflödet och från bakteriemattor intill tågstationen vid orten Rio Tinto. Inte helt oväntat kunde vi påvisa att halten av tungmetaller i de järnrika bottensedimenten ökar nedströms. Vi konstaterade också att en hel del metaller har fastnat i bakteriemattorna och på bakterierna som växer i sedimenten.

Bakterierna utgör således en viktig länk i den process som leder till att tungmetaller i vattnet binds i sedimenten. Vattnet blir på så sätt mindre förorenat, men eftersom halterna av tungmetaller är extremt höga i Rio Tinto blir vattnet ändå inte så mycket renare. Däremot kan motsvarande process i andra, mindre förorenade, naturliga vatten vara av stor betydelse.

Även radioaktiva metaller

Vi hoppas att vår forskning om hur bakterier hanterar metaller kan bidra till nya metoder för rening av lakvatten från gruvavfall och andra föroreningskällor. I krigsområden finns exempelvis mark som har förorenats av utarmat uran från projektiler.

Det är också viktigt att vi ökar vår kunskap om hur mikrober och radioaktiva metaller från förorenade områden samverkar. Tyvärr är radioaktiv förorening ett stort problem på många platser runt vår planet. Radioaktivt förorenade områden finns exempelvis omkring nya och gamla urangruvor, kring militära skrot- och avfallsområden, och vid det havererade kärnkraftverket i Tjernobyl.