Een recent onderzoek onder leiding van onderzoekers van de Universiteit van Maryland heeft uitgewezen dat beken en rivieren in de Verenigde Staten de afgelopen 50 jaar zouter en alkalischer zijn geworden. dankzij wegontkalkers, meststoffen en andere zoute verbindingen die mensen indirect in waterwegen afgeven. Het team noemde dit effect 'Zoetwaterverziltingssyndroom'.

Nieuw onderzoek van dezelfde door de UMD geleide groep gaat nader in op de wereldwijde, regionale en lokale gevolgen van het zoetwaterverziltingssyndroom. De groep vond dat zout, alkalisch zoetwater kan een verscheidenheid aan chemicaliën afgeven, waaronder giftige metalen en schadelijke stikstofhoudende verbindingen, uit stroombeddingen en bodems in stroomgebieden. De resultaten suggereren verder dat veel van deze chemicaliën samen door stroomgebieden reizen, het vormen van "chemische cocktails" die meer verwoestende effecten kunnen hebben op de drinkwatervoorziening en ecosystemen in vergelijking met individuele verontreinigingen alleen.

Het nieuwste werk van de groep, waaronder veldwaarnemingen van de Washington, grootstedelijke gebieden van DC en Baltimore, wijst op de noodzaak van nieuwe en uitgebreidere regelgeving en strategieën voor het beheer van verontreiniging. Het onderzoeksteam publiceerde zijn bevindingen op 3 december, 2018 in het journaal Filosofische transacties van de Royal Society B .

"De conclusie van onze bevindingen is dat wanneer mensen zout aan waterwegen toevoegen, dat zout ook veel gevaarlijke nevenchemicaliën afgeeft, " zei Sujay Kaushal, een professor in de geologie aan de UMD en hoofdauteur van de studie. "Het is duidelijk dat regelgevende instanties nieuwe manieren moeten vinden om deze 'chemische cocktails' die vrijkomen door zouter water aan te pakken, in plaats van één voor één naar individuele zoetwaterverontreinigende stoffen te kijken."

Zout, Het is al bekend dat alkalisch zoet water grote problemen veroorzaakt voor de drinkwatervoorziening, stedelijke infrastructuur en natuurlijke ecosystemen. Bijvoorbeeld, wanneer Vuursteen, Michigan, schakelde zijn primaire waterbron in 2014 over naar de Flint River, de hoge zoutbelasting van de rivier in combinatie met chemische behandelingen om het water corrosiever te maken, waardoor lood uit waterleidingen loogt en de goed gedocumenteerde watercrisis van die stad ontstond.

Het laatste onderzoeksproject van Kaushal en zijn collega's onderzocht de effecten van chemische cocktails die door zouter water worden gecreëerd in meer detail. De groep begon met het beoordelen van eerder gepubliceerde gegevens van rivieren in de VS, Europa, Canada, Rusland, China en Iran, de geografische grenzen van het eerdere werk van de onderzoekers aanzienlijk uitbreiden. Hun analyse suggereert dat het zoetwaterverziltingssyndroom een ​​wereldwijd fenomeen zou kunnen zijn, met de meest overtuigende ondersteuning die een gestage trend van verhoogde zoutionen in zowel Amerikaanse als Europese rivieren laat zien. Deze trends gaan minstens 50 jaar terug, met sommige gegevens die ver genoeg teruggaan om een ​​trend van 100 jaar te ondersteunen.

"Gezien wat we vinden, Ik blijf me verbazen over de omvang en omvang van de recente degradatie van het aardoppervlak, " zei co-auteur van de studie Gene Likens, emeritus president van het Cary Institute of Ecosystem Studies en een vooraanstaande onderzoeksprofessor aan de Universiteit van Connecticut. "De vorming van nieuwe chemische cocktails veroorzaakt een verslechtering die mijn verwachtingen ver overtreft."

In de besneeuwde Mid-Atlantische staten en New England, strooizout dat in de winter op wegen wordt aangebracht, is een primaire oorzaak van het zoetwaterverziltingssyndroom. Kaushal en zijn collega's gingen dieper in op de chemische gevolgen van strooizout door gedetailleerde veldstudies uit te voeren in stromen in de buurt van Washington, DC en Baltimore.

In een reeks observaties, de onderzoekers bemonsterden eerder water uit de Paint Branch-stroom bij de UMD-campus, tijdens en na een sneeuwstorm in 2017. Dit aspect van het onderzoek stelde het team in staat om de effecten te traceren van strooizout dat door de smeltende sneeuw in de beken werd gespoeld.

"We dachten dat het interessant zou zijn om tijdens een sneeuwstorm een ​​beeld te krijgen van de chemie in een stedelijke rivier, " zei Kelsey Wood (B.S. '15, geologie), een afgestudeerde geologiestudent aan de UMD en een co-auteur van de studie. "De zoutconcentraties tijdens de sneeuwstorm waren verrassend hoog - het was alsof we zeewater analyseerden, maar we hadden niet zo'n hoge overeenkomstige piek in metalen verwacht."

Eerder onderzoek heeft aangetoond dat zeer zout water metalen kan dwingen, vooral koper, cadmium, mangaan en zink - uit stroombeddingen en in stroomwater. In de Paint Branch-stroom, Kaushal en zijn collega's zagen grote pieken in koper, mangaan en zink onmiddellijk na de sneeuwstorm. In een soortgelijke reeks waarnemingen in Washington, DC's Rock Creek, het team observeerde opmerkelijke pieken in cadmium, koper en zink na andere sneeuwstormen.

In een andere reeks experimenten, de onderzoekers hebben kunstmatig zout toegevoegd aan de Gwynns Falls-stroom in de buurt van Baltimore om te simuleren wat er gebeurt tijdens een sneeuwstorm en hebben eerder koperconcentraties in het water gemeten, tijdens en na het toevoegen van zout. De stroomafwaartse gegevens toonden een onmiddellijke piek in koper dat vrijkwam uit het stroombed, suggereert een direct verband tussen het zoutgehalte van de stroom en koper in het water.

Zoutionenconcentraties kunnen maandenlang hoog blijven na een storm, voegde Kaushal toe. Dit verlengt de tijd dat zout metalen uit de bodem kan halen, resulterend in schadelijke cocktails van metalen en zouten die ver stroomafwaarts worden getransporteerd.

"Als we kijken naar de waterkwaliteitsgegevens over meerdere maanden in de winter, zout blijft hoog en heeft zelden de kans om terug te keren naar de basislijn voordat de volgende storm doorbreekt en er meer zout op de wegen wordt gestrooid, " zei Kaushal, die ook een aanstelling heeft in het Earth System Science Interdisciplinair Centrum van UMD. "Deze hoge zoutbelasting maakt niet alleen metalen en andere verontreinigingen vrij, maar er zijn ook aanwijzingen dat de initiële zoutpuls andere zoutionen uit de rivierbedding en de bodem vrijmaakt, zoals magnesium en kalium, die verder bijdragen aan het hoog houden van het algehele zoutgehalte."

In het zwaar agrarische Midwesten en gebieden van de Mid-Atlantische staten, landbouwmeststoffen zijn een belangrijke oorzaak van het zoetwaterverziltingssyndroom. Om verder te onderzoeken, het onderzoeksteam keek naar waterkwaliteitsgegevens van 26 verschillende U.S. Geological Survey (USGS)-meetlocaties langs rivieren in deze gebieden.

Deze USGS-stations verzamelden elke 15 minuten gegevens over het zoutgehalte, pH- en nitraationen - een schadelijk bijproduct van landbouwmeststoffen en andere verontreinigingen. Deze hoogfrequente metingen gaven het onderzoeksteam waardevolle realtime inzichten, waarbij verschillende rivieren een duidelijk en bijna onmiddellijk verband laten zien tussen een verhoogd zoutgehalte en nitraatconcentraties.

"Naar mij, deze studie benadrukt de noodzaak om zout te zien als een opkomende verontreiniging in zoet water, " zei Shahan Haq (B.S. '14, natuurwetenschappen), een afgestudeerde geologiestudent aan de UMD en een co-auteur van de studie. "Het vermogen van zout om zware metalen zoals koper uit sedimenten in het water te verplaatsen, kan gevaarlijke gevolgen hebben voor ons drinkwater en kan giftig zijn voor dieren in het wild. Onze waarnemingen suggereren dat sommige rivieren al in gevaar zijn, vooral hier in het oosten van de VS, direct na de toepassing van strooizout."