Sinds de jaren tachtig, een uitgestrekt mijncomplex voor het verwijderen van bergtoppen in het zuiden van West Virginia heeft verontreinigende stoffen, zoals selenium, uitgeloogd in nabijgelegen stromen op niveaus die als onveilig worden beschouwd voor het waterleven.

Nutsvoorzieningen, ook al is de mijn gesloten, onderzoekers hebben ook hoge concentraties selenium gevonden in stroominsecten wanneer ze uit het water vliegen en de spinnen die ze langs de oevers opeten, een indicatie dat de verontreiniging zich van het water naar het land verplaatst terwijl het zich een weg baant door de voedselketen.

De studie laat zien hoe "veel stroomverontreinigingen uit het water komen en de zwaartekracht trotseren, " zei co-auteur Emily Bernhardt, een bioloog aan de Duke University die al 10 jaar de effecten van mijnbouw op de bergtop in de regio bestudeert.

De onderzoekers keken naar 23 stromen in het stroomgebied van de Mud River, een netwerk van kreken en beekjes die kronkelen door het steile beboste terrein in Lincoln County, West Virginia. De waterscheiding laat ook de 9 afvloeien. 900 hectare Hobet 21 kolenmijn, een van de grootste mijnbouwactiviteiten voor het verwijderen van bergtoppen in de Appalachen.

Gedurende drie decennia tot de sluiting in 2015, de mijnbouw heeft de toppen van de bergen geblazen om bij de kolen eronder te komen en de overgebleven rots in naburige valleien geduwd, stromen begraven onder honderden meters puin.

De waterafvoer van dit mijnafval bevat van nature voorkomende sporenelementen zoals selenium en andere opgeloste stoffen.

In een eerdere studie, Bernhardt en collega's vonden een toename van selenium en andere sporenelementen in watermonsters die direct stroomafwaarts van mijnsites in het stroomgebied van de Mud River werden genomen.

De nieuwe studie, gepubliceerd in het tijdschrift Milieuwetenschap en -technologie , gekeken naar hoe selenium door voedselwebben beweegt zodra het in het water komt.

Eerste auteur Laura Naslund voerde het onderzoek uit als onderdeel van haar bachelorscriptie in het Bernhardt-lab. Ruim twee jaar, ze testte op seleniumopbouw in het groenige slijm dat op rotsen in de stroombedding groeit, of biofilms, die dienen als voedsel voor eendagsvliegen en andere stroominsecten.

Ze mat ook selenium in stroominsecten terwijl ze uit het water opstegen om te paren, en in spinnen die op de oevers op de loer liggen om de ongelukkige insecten in hun webben te laten blunderen.

Selenium kan 1000 keer meer geconcentreerd zijn in biofilms dan in het omringende water. Het wordt verder geconcentreerd wanneer seleniumrijke biofilms voedsel worden voor waterinsecten die op de modder grazen, opbouwen tot potentieel toxische niveaus in hun weefsels.

De resultaten van het team laten zien dat hoe meer ontgonnen land er stroomopwaarts was, hoe meer selenium er in stroom biofilms zat. En hoe meer selenium ze vonden in biofilms, hoe meer ze vonden in waterinsecten en de spinnen die de insecten eten.

Stroominsecten van bemijnde locaties hadden seleniumconcentraties die vijf keer hoger waren dan op andere locaties.

Seleniumconcentraties in insecten en hun spinroofdieren uit gedolven stromen waren zo hoog als 95 en 26 delen per miljoen, respectievelijk - te hoog om als veilig te worden beschouwd voor vogels om te eten, en enkele van de hoogste niveaus die zijn geregistreerd voor dierlijke weefsels.

Het stroomgebied van de Mud River is geen geïsoleerd voorbeeld, aldus Bernhardt. Eerdere studies hebben hoge seleniumniveaus gevonden in waterafvoer van mijnen die bergtop verwijderen in Centraal-Appalachia, zelfs decennia nadat de mijnen zijn gesloten.

Terwijl de seleniumconcentraties het hoogst waren in insecten en spinnen die stroomafwaarts van zwaar bemijnde gebieden werden verzameld, Naslund zei dat zelfs één stroom die vrij was van besmetting seleniumrijke spinnen op zijn oevers had, wat suggereert dat insecten die uit gedolven stromen vliegen ook verontreinigende stoffen naar schone locaties kunnen brengen.

De studie toont aan dat zodra mijnbouwverontreinigingen in stromen spoelen, "het is moeilijk om de tandpasta terug in de tube te krijgen, " zei Naslund, momenteel een doctoraatsstudent aan de Universiteit van Georgia.