Toenemende organische afvoer als gevolg van klimaatverandering kan de penetratie van pathogeen-dodend ultraviolet (UV) zonlicht in binnenmeren verminderen, rivieren, en kustwateren, volgens een nieuwe studie in het tijdschrift Wetenschappelijke rapporten . De bevindingen, van een team met onderzoekers van het Rensselaer Polytechnic Institute, wijst op het potentieel voor een toename van watergedragen ziekteverwekkers.

Wetenschappers hebben al een toename van de "bruining" van de wateren van de wereld gemeten, een fenomeen dat wordt veroorzaakt door meer organisch materiaal dat uit het omringende land aanspoelt. De nieuwe studie, geleid door de Miami University in Ohio, analyseerde watermonsters en gebruikte een model gebaseerd op het National Center for Atmospheric Research (NCAR) om te kwantificeren, Voor de eerste keer, de impact van opgeloste organische stof op het vermogen van UV-straling van de zon om ziekteverwekkers in het water te doden.

Niet alleen maakt een toename van opgeloste organische stof het voor zonlicht moeilijker om waterlichamen te desinfecteren, het maakt het ook moeilijker voor waterzuiveringsinstallaties om effectief te werken, zei hoofdauteur Craig Williamson, een ecoloog van de Universiteit van Miami. In de Verenigde Staten, Jaarlijks worden al 12 tot 19 miljoen mensen ziek door watergedragen ziekteverwekkers.

Kevin Roos, de Frederic R. Kolleck '52 leerstoel voor loopbaanontwikkeling in zoetwaterecologie bij Rensselaer, verzamelde veel van de gegevens over opgelost organisch materiaal in watermonsters om het potentieel van UV-straling om ziekteverwekkers te doden te beoordelen.

"De helderheid van het water neemt in veel regio's af door factoren zoals bruin worden, en dit onderzoek toont aan dat deze verandering waarschijnlijk de natuurlijke desinfectie van potentieel schadelijke pathogenen vermindert, " zei Roos.

Het team gebruikte watermonsters uit meren over de hele wereld, uit Pennsylvania en Wisconsin, naar Chili en Nieuw-Zeeland. Tests bepaalden de hoeveelheid opgeloste organische stof in elk monster, en de golflengten van licht - inclusief ultraviolette golflengten - geabsorbeerd door die organische stof.

Met behulp van het Tropospheric Ultraviolet-Visible-model - dat simuleert hoe UV-licht wordt verstrooid en geabsorbeerd terwijl het door de atmosfeer van de aarde gaat - bepaalden onderzoekers hoeveel UV-licht het hele jaar door op het oppervlak van de meren valt. Onderzoekers analyseerden ook reflectie en breking van het oppervlak van elk meer om te berekenen hoeveel licht de meren binnendringt en vervolgens, Tenslotte, hoe diep het reikt.

Het Tropospheric Ultraviolet-Visible-model berekent ook het verwachte desinfecterende vermogen van UV-licht in een bepaald waterlichaam op basis van de opgeloste organische stof en andere kenmerken, een meting die bekend staat als "solar inactivation potential (SIP)". In sommige gevallen, onderzoekers berekenden de SIP over verschillende delen van, of voor verschillende tijdsperioden in, hetzelfde meer.

De resultaten stelden wetenschappers in staat om de effecten van opgeloste organische stof te kwantificeren. Bijvoorbeeld, de zomer-SIP voor een meer in het noordoosten van Pennsylvania, dat, samen met andere regionale meren is de afgelopen decennia aanzienlijk bruin geworden - tussen 1994 en 2015 met ongeveer de helft gedaald.

In Lake Tahoe in Californië, de SIP in het relatief ongerepte centrum van het meer kan wel 10 keer groter zijn dan bij Tahoe Meeks Bay, een gebied aan de rand van het meer dat intensief door mensen wordt gebruikt en een veel hoger gehalte aan opgeloste organische stof heeft.

De wetenschappers toonden ook aan hoe SIP dramatisch kan afnemen na een zware regenval met behulp van watermonsters verzameld uit de regio waar de Manitowoc-rivier uitmondt in Lake Michigan, die drinkwater levert aan meer dan 10 miljoen mensen. Modellering op basis van monsters genomen voor en na een sterke storm op 21 juni, 2011, toonde aan dat de SIP met maar liefst 22 procent is gedaald als gevolg van de extra opgeloste organische stof die tijdens deze enkele storm in het gebied spoelde.