Een onderzoek van de Duke University toont aan dat sporenelementen in de oorbeenderen van een vis kunnen worden gebruikt om de verontreiniging van steenkoolas in de wateren waar hij leefde te identificeren en te volgen.

"Van verkalkte structuren - of otolieten - die in het binnenoor van een vis worden gevonden, is bekend dat ze veel informatie over de levensgeschiedenis opslaan, inclusief chemische en fysieke gegevens over de leeftijd van de vissen, geboortehabitat en migratiepatronen, " zei Jessica Brandt, hoofdauteur van het artikel en een Ph.D. afgestudeerd aan Duke's Nicholas School of the Environment. "We hebben aangetoond dat otolieten ook de handtekeningen vastleggen van verontreinigingen die de ecosystemen van de vissen hebben aangetast."

Brant en haar team ontdekten dat de strontiumisotoopverhoudingen in de otolieten van vissen uit twee meren in Noord-Carolina - die beide afvalwater hadden ontvangen van kolenasvijvers bij nabijgelegen elektriciteitscentrales - overeenkwamen met de strontiumisotoopverhoudingen in monsters verzameld uit sediment op de bodem van de meren.

"Dit toont aan dat otolieten kunnen worden gebruikt als biogene tracers om het potentieel voor ecologische effecten van afvalstromen van steenkoolas in aangetaste wateren te beoordelen, " zei Brandt, die nu een postdoctoraal onderzoeker is bij de U.S. Geological Survey. "Terwijl strontium zich anders gedraagt ​​dan de giftige elementen in het afvalwater van kolenas, het helpt ons hoge niveaus van die elementen terug te koppelen aan de besmettingsbron."

Strontium is een van nature voorkomend sporenelement in steenkool dat unieke isotopenverhoudingen behoudt, zelfs nadat de steenkool is verbrand en steenkoolas in contact komt met een aquatisch milieu.

Eerdere studies hebben strontiumisotoopverhoudingen gebruikt om de effecten van steenkoolas op de waterkwaliteit te volgen, "maar dit is de eerste keer dat we hebben kunnen bewijzen dat ze ook kunnen worden gebruikt als vingerafdrukken om de effecten van steenkoolas in levende organismen te volgen, " zei Avner Vengosh, hoogleraar geochemie en waterkwaliteit aan Duke's Nicholas School, die co-auteur was van de studie.

"Dit toont duidelijk aan dat het strontium in de vis afkomstig moet zijn van verontreiniging met kolenas, ' zei Vengosh.

Het Duke-team publiceerde zijn peer-reviewed bevindingen op 21 november in het tijdschrift Brieven over milieuwetenschap en technologie .

De onderzoekers verzamelden oppervlaktewater en op sediment gebaseerde poriënwatermonsters van twee meren in North Carolina - Mayo Lake en Sutton Lake - die historisch in beslag waren genomen om koelwater te leveren voor nabijgelegen elektriciteitscentrales en om hun afvalwater te ontvangen. Sutton Lake was de plaats van een groot kolenaslek in de aangrenzende Cape Fear-rivier nadat orkaan Florence dit najaar overstromingen veroorzaakte.

De onderzoekers verzamelden ook oppervlakte- en poriewatermonsters van twee locaties stroomopwaarts van de meren, en van twee andere meren - Lake Tillery en Lake Waccamaw - die niet worden geassocieerd met afvalstromen van steenkoolas. De monsters werden vervolgens geanalyseerd in het laboratorium, samen met de otolieten van largemouth bass uit elk van de meren.

"Strontiumisotoopverhoudingen in de largemouth bass-otolieten overlapten met verhoudingen in overeenkomstige sedimentporiënwateren in alle meren en reservoirs, wat overtuigend bewijs is dat otolieten kunnen dienen als biogene tracers van kolenaseffluenten, " zei Richard Di Giulio, de Sally Kleberg hoogleraar milieutoxicologie aan Duke, die co-auteur was van de studie.

Strontiumisotoopverhoudingen in oppervlaktewatermonsters van de meren kwamen niet altijd overeen met die in de visotolieten en poriewatermonsters, Di Giulio legde uit, maar dit kan zijn omdat de oppervlaktewaterverhoudingen in de loop van de tijd meer variabel zijn.

"De bevinding van deze studie toont aan dat otolietenstudies kunnen bijdragen aan onze bestaande onderzoeksinspanningen, "zei Brandt. "Op water gebaseerde strontiumisotooptracers geven ons alleen informatie over de inslagen van steenkoolas op een bepaald moment, maar omdat otolieten continu groeien gedurende het leven van een vis, we zouden tijdreeksanalyses van otolieten kunnen gebruiken om de timing van lozingen of lozingen van afvalstromen te bepalen die meerdere jaren teruggaan. Dit vertegenwoordigt een opkomende en belangrijke nieuwe richting in milieutoxicologie en waterkwaliteitsonderzoek."