Wanneer winterstormen het reizen gevaarlijk dreigen te maken, mensen wenden zich vaak tot zout, verspreid het royaal over snelwegen, straten en trottoirs om sneeuw en ijs te smelten. Wegenzout is een belangrijk hulpmiddel voor de veiligheid, omdat jaarlijks vele duizenden mensen sterven of gewond raken door weergerelateerde ongevallen. Maar een nieuwe studie onder leiding van Sujay Kaushal van de Universiteit van Maryland waarschuwt dat het introduceren van zout in het milieu - of het nu is voor het ontdooien van wegen, het bemesten van landbouwgrond of voor andere doeleinden - er komen giftige chemische cocktails vrij die een ernstige en groeiende wereldwijde bedreiging vormen voor onze zoetwatervoorziening en de menselijke gezondheid.

Eerdere studies door Kaushal en zijn team toonden aan dat toegevoegde zouten in het milieu kunnen interageren met bodems en infrastructuur om een ​​cocktail van metalen vrij te maken, opgeloste vaste stoffen en radioactieve deeltjes. Kaushal en zijn team noemden deze trapsgewijze effecten van geïntroduceerde zouten Zoetwaterverziltingssyndroom, en het kan drinkwater vergiftigen en negatieve effecten hebben op de menselijke gezondheid, landbouw, infrastructuur, wilde dieren en de stabiliteit van ecosystemen.

De nieuwe studie van Kaushal is de eerste uitgebreide analyse van de gecompliceerde en onderling verbonden effecten veroorzaakt door het zoetwaterverziltingssyndroom en hun impact op de menselijke gezondheid. Dit werk suggereert dat de zoetwatervoorziening van de wereld op lokale, regionaal en mondiaal niveau als een gecoördineerde aanpak van beheer en regelgeving niet wordt toegepast op menselijke zoutbronnen. De studie, die regelgevers oproept om zouten met dezelfde zorg te benaderen als zure regen, verlies van biodiversiteit en andere spraakmakende milieuproblemen, werd op 12 april gepubliceerd 2021, in het journaal Biogeochemie.

"Vroeger dachten we dat het toevoegen van zouten niet zo'n probleem was, " zei Kaushal, een professor in UMD's Department of Geology and Earth System Science Interdisciplinair Centrum. "We dachten dat we het in de winter op de weg hadden gezet en het wordt weggespoeld, maar we realiseerden ons dat het bleef hangen en zich ophoopte. Nu onderzoeken we zowel de acute blootstellingsrisico's als de gezondheid op lange termijn, milieu, en infrastructuurrisico's van al deze chemische cocktails die het gevolg zijn van het toevoegen van zouten aan het milieu, en we zeggen, 'Dit wordt een van de grootste bedreigingen voor onze zoetwatervoorziening.' En het gebeurt op veel plaatsen waar we kijken in de Verenigde Staten en over de hele wereld."

Toen Kaushal en zijn team gegevens vergeleken en onderzoeken van zoetwatermeetstations over de hele wereld beoordeelden, ze vonden een algemene toename van de chlorideconcentraties op wereldschaal. Chloride is het gemeenschappelijke element in veel verschillende soorten zouten, zoals natriumchloride (keukenzout) en calciumchloride (vaak gebruikt voor strooizout). Inzoomen op gegevens uit gerichte regio's, ze ontdekten ook een 30-jarige trend van toenemend zoutgehalte in plaatsen zoals de Passaic-rivier in het noorden van New Jersey en een meer dan 160 kilometer lang stuk van de Potomac-rivier die drinkwater levert aan Washington, gelijkstroom

De belangrijkste mensgerelateerde zoutbron in gebieden zoals het noordoosten van de VS is strooizout, maar andere bronnen zijn rioollekken en lozingen, waterontharders, landbouwmeststoffen en fracking-pekel verrijkt met zouten. In aanvulling, indirecte bronnen van zout in zoet water zijn onder meer verwering van wegen, bruggen en gebouwen, die vaak kalksteen bevatten, beton of gips, die allemaal zout afgeven als ze afbreken. Op ammonium gebaseerde meststoffen kunnen ook leiden tot het vrijkomen van zouten in stedelijke gazons en landbouwvelden. In sommige kustgebieden, zeespiegelstijging kan een andere bron van zoutwaterindringing zijn.

De studie wijst op een groeiend aantal onderzoeken van over de hele wereld dat laat zien hoe chemische cocktails die vrijkomen door al deze zoutbronnen, zowel natuurlijke als gebouwde omgevingen schaden. Bijvoorbeeld, veranderingen in het zoutgehalte kunnen invasieve, meer zouttolerante soorten om een ​​beek over te nemen. Chemische cocktails die vrijkomen door zouten kunnen de microben in bodem en water veranderen, en omdat microben verantwoordelijk zijn voor verval en aanvulling van voedingsstoffen in een ecosysteem, die verschuiving kan leiden tot nog meer veranderingen in de afgifte van zouten, voedingsstoffen en zware metalen in het milieu.

In de gebouwde omgeving is zouten kunnen wegen en infrastructuur aantasten. Ze kunnen ook waterleidingen aantasten, waardoor zware metalen vrijkomen in de drinkwatervoorziening, zoals in Flint, Michigan.

"Ik ben enorm verrast door de toenemende omvang en intensiteit van deze problemen, zoals blijkt uit onze studies, " zei co-auteur van de studie Gene E. Likens, stichtend president emeritus van het Cary Institute of Ecosystem Studies en een vooraanstaand onderzoeksprofessor aan de Universiteit van Connecticut. "Verhoogde verzilting van oppervlaktewater wordt op veel plaatsen in de wereld een groot milieuprobleem."

De verscheidenheid aan bronnen en complexe interacties tussen zout en het milieu worden slecht begrepen, en elk meer, stroom en aquifer presenteert een andere reeks beheeruitdagingen. De studie suggereert dat beheerstrategieën de zoutbijdragen van verschillende bronnen op het niveau van het stroomgebied-ecosysteem moeten evalueren en dienovereenkomstig prioriteit moeten geven aan regelgeving, ongeveer zoals de nutriëntenbelasting in stroomgebieden momenteel wordt beheerd.

Verbeteringen in de technologie hebben de afvoer van nutriënten helpen verminderen, maar veilige en effectieve alternatieven voor strooizout bestaan ​​nog niet. Kaushal hoopt dat regelgeving, nieuwe technologieën en een gecoördineerde managementaanpak kunnen de potentiële bedreigingen van het zoetwaterverziltingssyndroom op grote schaal verminderen.

"Uiteindelijk, we hebben regulering op de hogere niveaus nodig, en het ontbreekt ons nog steeds aan adequate bescherming van lokale jurisdicties en watervoorzieningen, " zei Kaushal. "We hebben dramatische verbeteringen aangebracht in de zure regen en de luchtkwaliteit, en we proberen op deze manier de klimaatverandering aan te pakken. Wat we hier nodig hebben, is een veel beter begrip van de gecompliceerde effecten van toegevoegde zouten en daarop gebaseerde regelgeving. Zo kunnen we een heel moeilijke toekomst voor de zoetwatervoorziening voorkomen."

Vooruit gaan, de studie benadrukt het belang van het vergroten van de inspanningen voor watermonitoring en het gebruik van moderne sensortechnologie om continue gegevens vast te leggen. Hoogfrequente sensorgegevens stellen wetenschappers en managers in staat om pieken in het zoutgehalte en de waterstroom te detecteren, wat hen uiteindelijk kan helpen de chemische samenstelling en accumulatie van toxines als gevolg van het zoetwaterverziltingssyndroom te voorspellen.

In aanvulling, Kaushal zei dat veldstudies en experimenten die de snel uitbreidende effecten van zout in het milieu opsporen, nodig zijn om het wetenschappelijke begrip van het probleem te verbeteren. Hij heeft dergelijk onderzoek gedaan in de stromen die door en nabij UMD's College Park-campus lopen, een stedelijke omgeving in de Washington, DC Ringweg.