De Verenigde Staten hebben enorme vooruitgang geboekt bij het verminderen van de watervervuiling sinds de Clean Water Act bijna 50 jaar geleden werd aangenomen. Rivieren vatten niet langer vlam als olievlekken op hun oppervlak ontbranden. En veel havens die ooit vervuild waren met rioolwater trekken nu zwemmers en watersporters.

Maar als de Dag van de Aarde nadert, het is belangrijk om te beseffen dat nieuwe, complexere uitdagingen ontstaan. In een eerder dit jaar gepubliceerde studie we ontdekten dat een cocktail van chemicaliën van veel menselijke activiteiten de Amerikaanse rivieren in het hele land zouter en alkalischer maakt. Verrassend genoeg, strooizout in de winter is niet de enige bron:bouw, landbouw, en vele andere activiteiten spelen ook een rol in verschillende regio's.

Deze veranderingen vormen een ernstige bedreiging voor de drinkwatervoorziening, stedelijke infrastructuur en natuurlijke ecosystemen. Zoutvervuiling is momenteel niet gereguleerd op federaal niveau, en staats- en lokale controles zijn inconsistent.

Ons onderzoek toont aan dat wanneer zouten uit verschillende bronnen zich vermengen, ze kunnen een bredere impact hebben dan ze afzonderlijk zouden hebben. Het toont ook het belang aan van het ondersteunen van de monitoring van de waterkwaliteit in het hele land, zodat we andere nog niet onderkende vervuilingsproblemen kunnen opsporen en aanpakken.

veranderde wateren

Onze groep bestudeert al meer dan 15 jaar zoetwaterverzilting. In 2005 publiceerden we een paper waarin werd aangetoond dat de niveaus van natriumchloride (gewoon keukenzout) snel toenamen in zoet water in het noordoosten van de Verenigde Staten.

Tot die tijd, wetenschappers dachten dat verzilting vooral een ernstig probleem was in droge gebieden waar water snel verdampt, zouten achterlatend. Maar we ontdekten dat het grote drinkwatervoorraden aantastte, toxische niveaus overschrijden voor sommige in het water levende organismen en het hele jaar door in het milieu blijven bestaan, zelfs in vochtige streken.

De belangrijkste oorzaak die we vonden was de verspreiding van verharde oppervlakken, zoals wegen en parkeerplaatsen. Gemeenschappen in koude streken gebruiken dooizout om in de winter sneeuw van wegen te ruimen, en hoe meer wegen ze bouwen, hoe meer behandeling nodig is. We ontdekten dat een toename van 1 procent in verharde oppervlakken de zoutconcentraties in nabijgelegen waterlichamen zou kunnen verhogen tot niveaus die meer dan 10 keer hoger zijn dan in ongerepte beboste omstandigheden.

In 2013, we publiceerden een ander onderzoek dat aantoonde dat rivieren in het oosten van de Verenigde Staten alkalischer werden. Op dat moment zure regen - d.w.z. te veel zuur in regenwater, veroorzaakt door luchtvervuiling – was al tientallen jaren een bekend milieuprobleem. Echter, alkalisering werd niet op dezelfde manier herkend, en de effecten ervan worden nu nog steeds slecht begrepen.

Alkalisering is het tegenovergestelde van verzuring:het treedt op wanneer de pH-waarde van water stijgt in plaats van daalt. Naarmate water meer alkalisch wordt, bepaalde chemicaliën die erin zijn opgelost, kunnen giftig worden. Bijvoorbeeld, ammonium is een voedingsstof in zoetwaterecosystemen, maar wordt omgezet in giftig ammoniakgas in significante concentraties in wateren met een hoge pH. Alkalische omstandigheden verbeteren ook de afgifte van fosfor uit sedimenten, die overlast van algen en bacteriën kunnen veroorzaken.

We ontdekten dat een proces dat we 'door de mens versnelde verwering' noemden, het afbreken van gesteente was en het vrijgeven van mineralen in rivieren waardoor ze meer alkalisch werden. Het proces van verwering van gesteenten en mineralen die naar rivieren worden geëxporteerd, is doorgaans traag, maar we toonden aan dat landontwikkeling en tientallen jaren blootstelling aan zure regen dit versnelden. We suggereerden ook dat wijdverbreid gebruik van geologische materialen in meststoffen en beton een factor was.

Het zoetwaterverziltingssyndroom identificeren

Ons onderzoek naar door mensen versnelde verwering toonde aan dat, samen met natriumchloride, andere opgeloste zouten namen toe in zoet water in grote regio's van het oosten van de Verenigde Staten. Hierdoor vroegen we ons af of er een verband zou kunnen zijn met ons eerdere werk over verzilting in deze regio's.

We begonnen te erkennen dat in theorie, Zoutvervuiling en door de mens versnelde verwering kunnen toenemende hoeveelheden alkalisch zout naar rivieren in het hele land sturen, en dat dit hun pH-waarden zou kunnen verhogen. We wisten dat oceaanwater, die van nature zout is, heeft een hogere pH dan zoet water omdat het een hoog gehalte aan alkalische zouten heeft. Na veel analyse, we stelden voor dat vergelijkbare onderling verbonden processen het zoutgehalte en de pH in zoet water zouden kunnen beïnvloeden.

Veel bronnen brengen alkalische zouten in het milieu, inclusief verwering van ondoordringbare oppervlakken, gebruik van kunstmest en kalk in de landbouw, mijn drainage, irrigatieafvoer en gebruik in de winter van strooizout. aanvankelijk, delen van deze alkalische zouten binden zich aan de bodem. Maar als ze in contact komen met natrium, bijvoorbeeld, overtollig strooizout – er treden chemische reacties op waarbij de alkalische zouten vrijkomen, die vervolgens in zoetwaterecosystemen spoelen.

We noemden dit proces zoetwaterverziltingssyndroom omdat het meerdere effecten op zouten produceerde, alkaliteit en pH, die fundamentele chemische eigenschappen van water zijn.

Verschillende oorzaken per regio

Het uitzoeken van dit proces was een teamproject dat kennis van limnologie vereiste (de studie van binnenwateren), geochemie en aardrijkskunde. De oorzaken variëren van locatie tot locatie, maar de uitkomsten kunnen vergelijkbaar zijn.

Bijvoorbeeld, rivieren worden zouter en alkalischer in delen van Noord-Carolina, Florida, Virginia en andere staten die weinig of geen strooizout gebruiken. Dit is waarschijnlijk te wijten aan door de mens versnelde verwering op locaties onder kalksteen (dat oplost wanneer het in contact komt met zuur regenwater) en in verstedelijkte gebieden met veel betonnen infrastructuur, evenals stedelijke zoutvervuiling door rioolwater, waterontharders of meststoffen.

Ons onderzoek werd ondersteund door de Amerikaanse National Science Foundation en maakte gebruik van enorme hoeveelheden monitoringgegevens van ecosystemen in de Verenigde Staten, voornamelijk verzameld door de U.S. Geological Survey. We analyseerden langetermijntrends in de chemie van rivieren gedurende vijf decennia en vergeleken deze trends in verschillende grote riviersystemen en -regio's.

We analyseerden ook trends in grote estuaria, zoals de Hudson River en de Chesapeake Bay, om te onderzoeken of de in toenemende mate alkalische input van rivieren de chemie van kustwateren zou kunnen beïnvloeden. Onze resultaten laten zien dat veranderingen in zouten de concentraties van verontreinigende stoffen zoals overtollig fosfor en voedingsstoffen die op deze locaties in sedimenten zijn gebonden, kunnen veranderen.

Zoutvervuiling beheren

Het zoetwaterverziltingssyndroom beïnvloedt de drinkwatervoorziening in veel delen van de Verenigde Staten. In sommige gevallen verandert het de smaak van water of bedreigt het de gezondheid van mensen met hypertensie.

Er is een groeiende bezorgdheid dat zouten in zoet water waterleidingen kunnen aantasten en giftige metalen zoals lood in het drinkwater kunnen vrijgeven. Ze kunnen ook reacties veroorzaken die andere verontreinigingen en verontreinigende stoffen uit de bodem in rivieren mobiliseren.

Zoals andere wetenschappers hebben aangetoond, mengsels van zouten kunnen giftiger zijn voor het waterleven dan alleen één zout. De Environmental Protection Agency reguleert momenteel geen zouten als primaire verontreinigingen in drinkwater, en de nationale en lokale regulering van zoutlozingen over grote gebieden door activiteiten zoals wegbehandeling zijn schaars en inconsistent.

Wij zijn van mening dat er een grote behoefte is aan federale regelgeving en regionale plannen om de zoutvervuiling in zoet water te verminderen. Een strategie zou zijn om het gebruik van strooizout te verminderen door de applicatie te kalibreren en de dosering aan te passen op basis van de temperatuur. In aanvulling, niet alle zouten zijn gelijk gemaakt:het kan efficiënter zijn om bepaalde zouten als ontijzingsmiddel te gebruiken bij lagere temperaturen. Eindelijk, biologische ontdooioplossingen gebruiken minder zout dan conventionele versies.

Er ontstaan ​​voortdurend nieuwe vormen van watervervuiling, en het is belangrijk om vast te stellen hoe verschillende menselijke activiteiten geologische processen in de natuur versnellen. Zoet water is goed voor slechts ongeveer 3 procent van de totale watervoorziening van de aarde (de rest bevindt zich in de oceanen), en er zal altijd behoefte zijn aan een beter begrip en beheer van deze kostbare hulpbron.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.