Dit artikel is afkomstig van Hakai Magazine, een online publicatie over wetenschap en maatschappij in kustecosystemen. Lees meer van dit soort verhalen op hakaimagazine.com.
Vlak voor 10:10 op een warme zomeravond in 1917 laadden Duitse soldaten een nieuw type bewapening in hun artillerie en begonnen ze vijandelijke linies te bombarderen nabij Ieper in België. De schelpen, elk versierd met een heldergeel kruis, maakten een vreemd geluid toen hun inhoud gedeeltelijk verdampte en een olieachtige vloeistof over de geallieerde geulen liet regenen.
De vloeistof rook naar mosterdplanten en leek eerst weinig effect te hebben. Maar het sijpelde door de uniformen van de soldaten en uiteindelijk begon het de huid van de mannen te verbranden en hun ogen op te blazen. Binnen een uur of zo moesten blinde soldaten van het veld worden afgevoerd naar de slachtofferstations. Liggend in wiegjes, kreunden de gewonde mannen terwijl zich blaren vormden op hun geslachtsdelen en onder hun armen; sommigen konden nauwelijks ademen.
De mysterieuze granaten bevatten zwavelmosterd, een vloeibaar chemisch oorlogsmiddel dat gewoonlijk - en verwarrend - bekend staat als mosterdgas. De Duitse aanval op Ieper was de eerste die zwavelmosterd inzette, maar het was zeker niet de laatste: bijna 90.000 soldaten werden gedood in zwavelmosterdaanvallen tijdens de Eerste Wereldoorlog. En hoewel de Conventie van Genève in 1925 chemische wapens verbood, bleven legers zwavelmosterd en andere soortgelijke wapens produceren tijdens de Tweede Wereldoorlog.
Toen in 1945 de vrede eindelijk aankwam, hadden de strijdkrachten van de wereld een groot probleem: wetenschappers wisten niet hoe ze de enorme arsenalen aan chemische wapens moesten vernietigen. Uiteindelijk kozen Rusland, het Verenigd Koninkrijk en de Verenigde Staten grotendeels voor wat op dat moment de veiligste en goedkoopste verwijderingsmethode leek: chemische wapens rechtstreeks in de oceaan dumpen. Troepen laadden hele schepen met metrische tonnen chemische munitie - soms ingekapseld in bommen of artilleriegranaten, soms in vaten of andere containers gegoten. Vervolgens duwden ze de containers overboord of gooiden ze de schepen op zee, waardoor vlekkerige of onnauwkeurige records van de locaties en gedumpte hoeveelheden achterbleven.
Experts schatten dat 1 miljoen ton chemische wapens op de oceaanbodem liggen - van de Italiaanse haven van Bari, waar sinds 1946 230 gevallen van blootstelling aan zwavelmosterd zijn gemeld, aan de oostkust van de VS, waar zwavelmosterdbommen in het verleden drie keer zijn verschenen 12 jaar in Delaware, waarschijnlijk binnengebracht met veel schelpdieren. “Het is een wereldwijd probleem. Het is niet regionaal en het staat niet op zichzelf ', zegt Terrance Long, voorzitter van de International Dialogue on Underwater Munitions (IDUM), een Nederlandse stichting gevestigd in Den Haag, Nederland.
Tegenwoordig zoeken wetenschappers naar tekenen van milieuschade, omdat de bommen op de zeebodem roesten en mogelijk hun dodelijke lading lekken. En terwijl de vissersvaartuigen van de wereld naar diepduikende kabeljauw vissen en bedrijven boren naar olie en gas onder de oceaanbodem en windturbines aan de oppervlakte installeren, is de wetenschappelijke zoektocht om deze chemische wapens te vinden en ermee om te gaan een race tegen de klok geworden.
1914-1918 WOI: uitgebreid verband op gewonde Canadese soldaten geeft aan dat ze mosterdgas leden door Duits offensief. (Shawshots / Alamy) Op een regenachtige dag in april hop ik een tram naar de buitenwijken van Warschau om Stanislaw Popiel te ontmoeten, een analytisch chemicus aan de Militaire Technische Universiteit van Polen. Als expert in 's werelds ondergedompelde chemische wapens, heeft de grijzende onderzoeker meer dan een academische interesse in zwavelmosterd: hij heeft de gevaren van dit eeuwenoude wapen van dichtbij gezien.
Ik had gehoopt Popiel in zijn laboratorium in Warschau te bezoeken, maar toen ik een dag eerder telefonisch contact met hem opnam, legde hij verontschuldigend uit dat het weken zou duren om de benodigde machtigingen te krijgen om zijn laboratorium in een beveiligd militair complex te bezoeken. In plaats daarvan ontmoeten we elkaar in de lobby van een nabijgelegen officiersclub. De chemicus, gekleed in een verkreukelde grijze blazer, is gemakkelijk te zien tussen de officieren die ronddraaien in gesteven, saaie groene uniformen.
Popiel neemt me mee naar boven naar een lege vergaderruimte, neemt plaats en opent zijn laptop. Terwijl we chatten, legt de onderzoeker met zachte stem uit dat hij na 20 jaar geleden begon te werken aan zwavelmosterd uit de Tweede Wereldoorlog. In januari 1997 sleepte een 95-ton vissersvaartuig genaamd WLA 206 voor de Poolse kust, toen de bemanning een vreemd object in hun netten aantrof. Het was een stuk van vijf tot zeven kilo van wat op gelige klei leek. De bemanning trok het eruit, hanteerde het en legde het opzij terwijl ze hun vangst verwerkten. Toen ze terugkeerden naar de haven, gooiden ze het in een prullenbak aan de kade.
De volgende dag begonnen bemanningsleden met pijnlijke symptomen. Alle ernstige brandwonden opgelopen en vier mannen werden uiteindelijk in het ziekenhuis opgenomen met rode, brandende huid en blaren. De artsen waarschuwden de autoriteiten en onderzoekers namen monsters van de besmette boot om de stof te identificeren en volgden de klomp naar de stadsstortplaats. Ze sloten het gebied af totdat militaire experts het object chemisch konden neutraliseren - een stuk zwavelmosterd uit de Tweede Wereldoorlog, vastgevroren door de lage temperaturen op de zeebodem en bewaard door de wintertemperaturen beneden nul.
Wetenschappers van het Instituut voor Oceanografie van de Poolse Academie van Wetenschappen gebruiken een op afstand bediende duikboot om monsters van water en sediment te nemen rond chemische munitie op de bodem van de Oostzee. (Hoffelijkheid van de Poolse Academie van Wetenschappen, Instituut voor Oceanografie) Een monster vond zijn weg naar Popiel's lab en hij begon het te bestuderen om de dreiging beter te begrijpen. De eigenschappen van zwavelmosterd, zegt Popiel, maken het een duivels effectief wapen. Het is een hydrofobe vloeistof, wat betekent dat het moeilijk is op te lossen of af te wassen met water. Tegelijkertijd is het lipofiel of wordt het gemakkelijk opgenomen door de vetten van het lichaam. Symptomen kunnen uren duren of, in zeldzame gevallen, dagen voordat ze verschijnen, dus slachtoffers kunnen besmet zijn en zich niet eens realiseren dat ze getroffen zijn; de volledige omvang van de chemische verbranding is misschien 24 uur of langer niet duidelijk.
Een chemicus in het laboratorium van Popiel ontdekte uit de eerste hand hoe pijnlijk zo'n brandwond kon zijn, nadat een zuurkast dampen uit een reageerbuis vol met spul over zijn onbeschermde hand trok. Het gas verbrandde een deel van zijn wijsvinger en het duurde twee maanden om te genezen - zelfs met geavanceerde medische zorg. De pijn was zo ernstig dat de chemicus soms niet meer dan een paar uur achter elkaar kon slapen tijdens de eerste maand.
Popiel legt uit dat hoe meer hij las over zwavelmosterd na het WLA 206-incident, hoe meer hij begon te vragen waarom het zo lang op de oceaanbodem had overleefd. Bij kamertemperatuur in het laboratorium is zwavelmosterd een dikke, stroperige vloeistof. Maar onder gecontroleerde laboratoriumomstandigheden valt pure zwavelmosterd uiteen in iets minder giftige verbindingen zoals zoutzuur en thiodiglycol. Bommenmakers rapporteerden dat zwavelmosterd binnen een dag of twee uit de grond verdampte tijdens warme zomeromstandigheden.
Maar het leek vreemd stabiel onderwater te blijven, zelfs nadat de metalen behuizing van de bommen was gecorrodeerd. Waarom? Om aanwijzingen te verzamelen, begonnen Popiel en een kleine groep collega's het WLA 206-monster te testen om zoveel mogelijk chemische bestanddelen te identificeren. De bevindingen waren zeer onthullend. Militaire wetenschappers hadden sommige voorraden zwavelmosterd bewapend door arseenolie en andere chemicaliën toe te voegen. De additieven maakten het plakkeriger, stabieler en minder kans om te bevriezen op het slagveld. Bovendien identificeerde het team meer dan 50 verschillende "degradatieproducten" die ontstonden toen de chemische wapenagent interactie had met zeewater, sedimenten en metaal uit de bommantels.
Dit alles leidde tot iets dat niemand had voorspeld. Op de zeebodem coaguleerde zwavelmosterd tot klonten en werd afgeschermd door een waterdichte laag van chemische bijproducten. Deze bijproducten vormen 'een soort huid', zegt Popiel, en in diep water, waar de temperatuur laag is en waar weinig sterke stromingen zijn om de afbraakproducten af te breken, kan dit membraan tientallen jaren of langer intact blijven. Zo'n conservering in de diepzee had een mogelijke keerzijde: de coating kon bewapende zwavelmosterd stabiel houden, waardoor het milieu niet in één keer kon worden besmet.
Sommige van 's werelds militairen hebben hun chemische wapens in diep water gedumpt. Na 1945 vereiste het Amerikaanse leger dat stortplaatsen zich minimaal 1.800 meter onder het oppervlak bevonden. Maar niet alle regeringen volgden: het Sovjet-leger, bijvoorbeeld, loste naar schatting 15.000 ton chemische wapens in de Baltische Zee, waar de diepste plek slechts 459 meter lager ligt en de zeebodem op de meeste plaatsen minder dan 150 meter diep is - een recept voor een ramp.
(Bijna een eeuw is verstreken sinds het eerste gebruik van zwavelmosterd als chemisch wapen in de Eerste Wereldoorlog, maar deze munitie blijft een bedreiging. Deze interactieve kaart, gemaakt met gegevens van het James Martin Center for Nonproliferation Studies in Monterey, Californië, toont bekende locaties waar chemische wapens werden gedumpt in de oceanen van de wereld. Klik op de kaartpictogrammen om details over de sites te bekijken; klik op het schuifpictogram linksboven om de inhoud anders te ordenen.)
Op de dag dat ik aankom in de Poolse badplaats Sopot, maak ik een korte wandeling langs de kust. Als ik om me heen kijk, kan ik me moeilijk voorstellen dat metrieke bommen vol met giftige chemicaliën minder dan 60 kilometer uit de kust liggen. Restaurants op de hoofdweg van de stad adverteren trots fish and chips gemaakt met Baltisch gevangen kabeljauw op hun menu's. In de zomer jammen toeristen de witte zandstranden om te plonzen in de zachte golven van de Oostzee. Venders havik sieraden gemaakt van barnsteen die aangespoeld is op lokale stranden.
Ik had de trein vanuit Warschau genomen om Jacek Beldowski te ontmoeten, een geochemist aan het Instituut voor Oceanografie van de Poolse Academie van Wetenschappen in Sopot. Vanuit zijn krappe kantoor op de tweede verdieping van dit onderzoekscentrum coördineert Beldowski een team van enkele tientallen wetenschappers uit de Oostzee en daarbuiten, die allemaal proberen te achterhalen wat tienduizenden tonnen chemische wapens voor de zee kunnen betekenen - en de mensen die ervan afhankelijk zijn.
Beldowski heeft een lange paardenstaart en een ernstige, zij het enigszins afgeleid, manier. Als ik hem vraag of er iets is om zich zorgen over te maken, zucht hij. Met 4, 7 miljoen euro (US $ 5, 2 miljoen) aan financiering, is het project dat Beldowksi nu leidt een van de meest uitgebreide pogingen tot nu toe om de dreiging van chemische munitie onder water te evalueren, en hij heeft de afgelopen zeven jaar doorgebracht met het arbitreren van frauduleuze wetenschappers en activisten van rond de Oostzee en daarbuiten die over deze vraag ruzie maken.
Aan de ene kant, zegt hij, zijn milieuwetenschappers die het risico helemaal negeren en zeggen dat er geen bewijs is dat de wapens de vispopulaties op een zinvolle manier beïnvloeden. Anderzijds zijn advocaten bezorgd dat tienduizenden onbekende bommen op het punt staan tegelijkertijd te roesten. "We hebben de 'tijdbom en catastrofe' benadering versus de 'eenhoorns en regenbogen' aanpak, " zegt Beldowski. "Het is echt interessant op projectvergaderingen wanneer je de twee partijen hebt vechten."
Om te proberen deze grote vraag te beantwoorden, moesten de medewerkers van Beldowski eerst dumplocaties op de zeebodem vinden. Ze wisten uit archiefonderzoek en andere informatie dat naoorlogse dumping geconcentreerd was in de drie diepste plekken van de Oostzee - de Gotland Deep, Bornholm Deep en Gdansk Deep. Beldowski roept een afbeelding op zijn computer op, een paar weken eerder gemaakt met side-scan sonartechnologie tijdens een cruise op het driemastige onderzoeksschip van het instituut. In de kleuren oranje en zwart toont de afbeelding met hoge resolutie een patch van twee vierkante kilometer van de Bornholm Deep, 200 kilometer van Sopot. Verspreid over het beeld zijn negen anomalieën die Beldowski identificeert als individuele bommen.
Terwijl hij zijn cursor over de afbeelding beweegt, wijst Beldowski op lange, parallelle krassen op de zeebodem. Het zijn veelbetekenende sporen van bodemsleepnetten, bewijs dat trawlers op kabeljauw hebben gevist in een bekende stortplaats, hoewel zeekaarten ze waarschuwen om weg te blijven. "Het is niet goed om zoveel trawlmarkeringen te zien in een gebied waar trawling niet wordt aanbevolen", zegt Beldowski. Erger nog, veel van de lijnen zijn in de buurt van bekende bommen, dus het is zeer waarschijnlijk, voegt hij eraan toe, dat de trawlers ze hebben ontdekt.
Zodra de onderzoekers bommen of geschutte schepen met sonar hebben gevonden, manoeuvreren ze een op afstand bediende duikboot uitgerust met een camera en bemonsteringsapparatuur tot op 50 centimeter van de rottende bommen om zeewater en sediment te verzamelen. Beldowski roept een korte video op zijn computer op, een paar weken eerder uit het op afstand bestuurbare voertuig genomen. Het toont een spookachtig zwart-wit beeld van een verwoeste tanker, die ongeveer 100 meter onder het oppervlak rust.
Records suggereerden dat het was gevuld met conventionele wapens toen het werd afgeschoten, maar Beldowski zegt dat sedimentmonsters genomen van de oceaanbodem bij het schip sporen van chemische agentia opleverden. "We denken dat het een gemengde lading had", zegt hij. In een laboratorium in de hal van het kantoor van Beldowski worden monsters van het schip geanalyseerd met behulp van verschillende soorten massaspectrometers. Een van deze machines is zo groot als een kleine koelkast. Het verwarmt monsters tot 8.000 ° C en breekt ze in hun meest elementaire elementen. Het kan de aanwezigheid van chemicaliën in delen per biljoen vaststellen.
Eerdere onderzoeksprojecten over de Baltische waterkwaliteit zochten naar sporen van zwavelmosterd van laboratoriumkwaliteit en een van de afbraakproducten, thiodiglycol, en werden vrijwel nergens gevonden. "De conclusie was dat er geen gevaar was", zegt Beldowski. "Maar dat leek vreemd - zoveel ton chemicaliën en geen spoor?"
Dus zochten Beldowski en zijn collega's naar iets heel anders, gebaseerd op het onderzoek van Popiel. Ze zochten naar de complexe chemische cocktail die militaire wetenschappers gebruikten om sommige voorraden zwavelmosterd te bewapenen, evenals de nieuwe afbraakproducten die werden gecreëerd door de reactie van de munitie op zeewater. Het team vond bijproducten van zwavelmosterd in het zeebodemsediment en vaak in het water rond gedumpte bommen en containers.
"In de helft van de monsters, " zegt Beldowski, zijn hoofd schuddend, "hebben we enkele afbraakmiddelen gedetecteerd." Het was ook niet allemaal zwavelmosterd: in sommige monsters kwamen de afbraakproducten van andere soorten gedumpte chemische wapens, zoals zenuwgas en lewisiet.
Dit side-scan sonarbeeld van de Baltische zeebodem onthult wat een geschut schip vol chemische wapens zou kunnen zijn, en sleepnetten van vissersvaartuigen die de zeebodem in de buurt doorkruisen. (Hoffelijkheid van de Poolse Academie van Wetenschappen, Instituut voor Oceanografie) Leren om deze giftige stoffen te detecteren is slechts een deel van het probleem: het beoordelen van de dreiging die deze chemicaliën vormen voor mariene ecosystemen en voor de mens is een zorgelijker kwestie. Hoewel onderzoekers al lang gegevens hebben verzameld over de gevaren van toxines zoals arseen, zijn de gevaren van bewapende zwavelmosterd en de afbraakproducten ervan onbekend. "Deze verbindingen zijn wapens, dus het is niet iets dat je een afgestudeerde student geeft en hem vertelt het te runnen, " zegt Hans Sanderson, een milieuchemicus en toxicoloog aan de Aarhus Universiteit in Denemarken.
Sanderson denkt dat het onverantwoord is om op de paniekknop te drukken totdat er meer bekend is over deze munitie op de zeebodem en hun effecten. "Er zijn nog veel vragen over de impact op het milieu, " zegt de Deense onderzoeker. "Het is moeilijk om een risicobeoordeling te doen als je de toxiciteit niet kent, en dit zijn onbekende chemicaliën die niemand ooit is tegengekomen of getest."
Sommige wetenschappers denken dat voorlopige gegevens over de effecten van deze chemicaliën op ecosystemen kunnen komen uit langetermijnstudies van kabeljauwbestanden. Kabeljauw is een commercieel belangrijke soort in de Oostzee, dus onderzoekers uit de hele regio hebben gedetailleerde gegevens over deze bestanden en hun gezondheid die meer dan 30 jaar oud is. En omdat kabeljauw diepe duikers zijn, is de kans groter dat veel andere Baltische vissen in contact komen met sediment op de bodem van de zee - en met chemische munitie.
Thomas Lang, een visserij-ecoloog aan het Duitse Thünen-instituut, onderzoekt mogelijke effecten van dit contact. Als kabeljauw die wordt gevangen in de buurt van stortplaatsen meer ziek is dan die uit gebieden die als 'schoon' worden beschouwd, kan dit een aanwijzing zijn dat de chemicaliën de vis schaden. "We gebruiken ziekten als indicatoren voor omgevingsstress", zegt Lang. "Waar vissen een hogere ziektelast hebben, denken we dat de omgevingsstress hoger is."
In de afgelopen vijf jaar heeft Lang duizenden kabeljauw onderzocht, gekeken naar gezondheidsindicatoren zoals de wiskundige relatie tussen hun gewicht en lengte, en de vis onderzocht op tekenen van ziekte en parasieten. Aan het begin van deze studies leek de kabeljauw die op een grote stortplaats voor chemische wapens was gevangen, meer parasieten en ziekten te hebben en in slechtere staat te verkeren dan die buiten het stortgebied - een slecht teken.
De nieuwste gegevens geven echter een ander beeld. Na 10 afzonderlijke onderzoekscruises en 20.000 kabeljauwfysica, toont het onderzoek van Lang slechts kleine verschillen tussen vissen die op bekende stortplaatsen zijn gevangen en vissen die zijn gevangen op locaties elders in de Oostzee. Maar Lang zegt dat de situatie zou kunnen veranderen als lekken van giftige stoffen toenemen als gevolg van corroderende munitie. "Verdere monitoring van ecologische effecten is vereist, " voegt hij eraan toe.
Een klein aantal elders uitgevoerde onderzoeken roept ook twijfels op over de vervuilende effecten van ondergedompelde chemische wapens. De Hawai'i Undersea Military Munitions Assessment (HUMMA), een project betaald door het Amerikaanse ministerie van Defensie en voornamelijk uitgevoerd door onderzoekers van de Universiteit van Hawai'i in Manoa, is hiervan een goed voorbeeld. De wetenschappers hebben een site onderzocht in de buurt van Pearl Harbor, waar 16.000 zwavelmosterdbommen werden gedumpt in 1944.
Watermonsters genomen door het HUMMA-team bevestigden de aanwezigheid van bijproducten van zwavelmosterd op de site, maar time-lapse-video laat zien dat veel mariene soorten de bommen nu als een kunstmatig rif gebruiken. Zeesterren en andere organismen zijn verschoven naar de stapels munitie, schijnbaar onaangetast door de lekkende chemicaliën. Op deze site vormt zwavelmosterd 'geen risico voor de gezondheid van de mens of voor fauna die in direct contact met chemische munitie leeft', meldden de onderzoekers.
Wat wel zeker is, is dat de chemische wapens die op de zeebodem liggen een ernstige bedreiging vormen voor mensen die er rechtstreeks mee in contact komen. En terwijl de wereld zich meer richt op de oceanen als een bron van energie en voedsel, groeit het gevaar dat munitie onder water biedt aan nietsvermoedende werknemers en vissersploegen. "Als je meer investeert in de offshore-economie, neemt het risico op het vinden van chemische munitie elke dag toe", zegt Beldowski.
Sommige grote industriële projecten in de Oostzee, zoals de Nord Stream-gaspijpleiding van Duitsland naar Rusland, zijn inderdaad hun routes aan het plannen om verstorende chemische wapenstortingen te voorkomen. En trawler-activiteit op de oceaanbodem blijft chemische munitie ontdekken. Alleen al in 2016 hebben de Deense autoriteiten op vier besmette boten gereageerd.
Toch zijn er enkele opties om de rommel op te ruimen. Terrance Long, op het IDUM, zegt dat het in situ inkapselen van de corroderende munitie in beton een mogelijke optie is. Maar het zou duur en tijdrovend zijn. Beldowski zegt dat het misschien nu gemakkelijker is om visverboden en intensievere monitoring rond bekende stortplaatsen te plaatsen - het nautische equivalent van de borden "Niet betreden".
Terwijl ik mijn notitieboekje inpak en me klaarmaak om terug te gaan naar het treinstation in Sopot, ziet Beldowski er nog steeds bezorgd uit. Hij vindt dat wetenschappers waakzaam moeten blijven en meer gegevens moeten verzamelen over wat er in de zeeën rondom die stortplaatsen gebeurt. Het duurde tientallen jaren, zegt hij, voor wetenschappers in vele disciplines om te begrijpen hoe veelvoorkomende chemicaliën zoals arseen en kwik zich ophopen in de zeeën en bodems van de wereld en zowel dieren in het wild als mensen vergiftigen. De zeeën van de wereld zijn enorm en de gegevens over chemische wapens - tot nu toe - zijn klein.
"Wereldwijde samenwerking maakte de studie van andere verontreinigende stoffen zinvol", zegt Beldowski. “Met chemische munitie bevinden we ons op dezelfde plek als wetenschap voor mariene vervuiling in de jaren vijftig. We kunnen nog niet alle implicaties zien of alle paden volgen. "
Verwante verhalen van Hakai Magazine:
- Leven aan boord van het Wrak van de HMCS Annapolis
- Is dit het jaar dat regeringen de zeeën van Antarctica beschermen?
- Wanneer de geschiedenis aanspoelt
