Toen hoge niveaus van het sporenelement molybdeen (mah-LIB-den-um) werden ontdekt in drinkwaterbronnen in het zuidoosten van Wisconsin, de talrijke stortplaatsen voor kolenas in de regio leken een waarschijnlijke bron van de verontreiniging te zijn.

Maar wat fijnkorrelig detectivewerk onder leiding van onderzoekers van de Duke University en de Ohio State University heeft onthuld dat de vijvers, die de resten bevatten van kolen die in elektriciteitscentrales zijn verbrand, zijn niet de bron van de besmetting.

Het komt in plaats daarvan voort uit natuurlijke bronnen.

"Op basis van tests met behulp van forensische isotopische 'vingerafdrukken' en technieken voor ouderdomsbepaling, onze resultaten bieden onafhankelijk bewijs dat steenkoolas niet de bron van verontreiniging in het water is, " zei Avner Vengosh, hoogleraar geochemie en waterkwaliteit aan Duke's Nicholas School of the Environment.

"Als dit molybdeenrijke water afkomstig was van het uitlogen van kolenas, het zou relatief jong zijn, slechts 20 of 30 jaar geleden in de grondwaterlaag van de regio zijn aangevuld uit steenkoolasafzettingen aan de oppervlakte, "Zei Vengosh. "In plaats daarvan, onze tests tonen aan dat het diep onder de grond komt en meer dan 300 jaar oud is."

Uit de tests bleek ook dat de isotopische vingerafdruk van het verontreinigde water - de precieze verhoudingen van boor- en strontiumisotopen - niet overeenkwamen met de isotopische vingerafdrukken van resten van kolenverbranding.

Deze bevindingen "ontkoppelen" het molybdeen van de steenkoolasbergingslocaties en suggereren in plaats daarvan dat het het resultaat is van natuurlijke processen die plaatsvinden in de gesteentematrix van de watervoerende laag, zei Jennifer S. Harkness, een postdoctoraal onderzoeker aan de Ohio State die de studie leidde als onderdeel van haar proefschrift aan Duke.

De onderzoekers publiceerden deze maand hun peer-reviewed artikel in het tijdschrift Milieuwetenschap en -technologie .

Kleine hoeveelheden molybdeen zijn essentieel voor zowel het dieren- als het plantenleven, maar mensen die er te veel van binnenkrijgen, lopen het risico op problemen zoals bloedarmoede, gewrichtspijn en tremoren.

Sommige van de geteste putten in het zuidoosten van Wisconsin bevatten tot 149 microgram molybdeen per liter, iets meer dan twee keer de norm voor veilig drinken van de Wereldgezondheidsorganisatie, dat is 70 microgram per liter. De U.S. Environmental Protection Agency stelt de limiet zelfs nog lager op 40 microgram per liter.

Om het nieuwe onderzoek uit te voeren, Harkness en haar collega's gebruikten forensische tracers om de verhoudingen van boor tot strontiumisotopen in elk van de watermonsters te bepalen. Ze maten ook de radioactieve isotopen van tritium en helium van elk monster, die constante vervalsnelheden hebben en kunnen worden gebruikt om de leeftijd van een monster te evalueren, of "verblijftijd" in grondwater. Door deze twee reeksen bevindingen te integreren, de wetenschappers waren in staat om gedetailleerde informatie over de grondwatergeschiedenis samen te voegen, ook toen het voor het eerst in de watervoerende laag infiltreerde, en met welke soorten rotsen het in de loop van de tijd in wisselwerking was geweest.

"Uit deze analyse bleek dat het water met een hoog molybdeengehalte niet afkomstig was van steenkoolasafzettingen op het oppervlak, maar eerder het gevolg waren van molybdeenrijke mineralen in de aquifermatrix en omgevingscondities in de diepe aquifer waardoor dit molybdeen in het grondwater kon vrijkomen, ’ legde Harkness uit.

"Het unieke aan dit onderzoeksproject is dat het twee verschillende methoden - isotopische vingerafdrukken en ouderdomsdatering - in één onderzoek integreert, " ze zei.

Hoewel de studie zich richtte op drinkwaterbronnen in Wisconsin, de bevindingen zijn mogelijk van toepassing op andere regio's met vergelijkbare geologieën.

Thomas H. Darrah, universitair hoofddocent aardwetenschappen aan de staat Ohio, is Harkness's postdoctoraal adviseur aan de Ohio State en was co-auteur van de nieuwe studie.