Water raakt vrijwel elk aspect van de menselijke samenleving, en al het leven op aarde vereist het. Nog, vers, schoon water wordt steeds schaarser:een op de acht mensen op aarde heeft geen toegang tot schoon water. Bestuurders van zoetwaterzoutverontreiniging zoals ontdooiers op wegen en parkeerplaatsen, waterontharders, en afvalwater en industriële lozingen vormen een verdere bedreiging voor de gezondheid van het zoetwaterecosysteem en de waterveiligheid van de mens.

"De zoutvervuiling van zoet water in het binnenland neemt landelijk en wereldwijd toe, en we onderzochten het potentiële conflict tussen het beheersen van zoetwaterzoutverontreiniging en de duurzame praktijk van het vergroten van de watervoorziening door de toevoeging van hoogbehandeld afvalwater aan oppervlaktewater en grondwater, " zei Stanley Grant, hoogleraar civiele techniek en milieutechniek aan het Virginia Tech College of Engineering. "Als we er niet achter komen hoe we deze trend van zoutvervuiling snel kunnen keren, het kan een van de grootste milieu-uitdagingen van ons land worden."

Grant en zijn medewerkers hebben onlangs hun bevindingen gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Duurzaamheid .

In een recente modelstudie er werd voorspeld dat de zoutvervuiling tegen 2100 met meer dan 50 procent zal toenemen in meer dan de helft van de Amerikaanse stromen. Zoetwatervervuiling wordt in verband gebracht met de achteruitgang van de biodiversiteit, kritische zoetwaterhabitat, en gebrek aan veilig drinkwater.

"We ontdekten dat er talloze mogelijkheden zijn om de bijdrage van zoutverontreiniging in het zeer behandelde afvalwater dat naar het Occoquan-reservoir en zoetwaterverontreiniging meer in het algemeen wordt geloosd, te verminderen, " zei Peter Vikingsland, hoogleraar bij de afdeling Civiele en Milieutechniek en gelieerd faculteitslid in het Global Change Center, gehuisvest in het Fralin Life Sciences Institute aan de Virginia Tech. "Deze inspanningen vereisen een overleg met een diverse gemeenschap van belanghebbenden in het stroomgebied en een zorgvuldige afweging van de lokale politieke, sociale en ecologische context."

Uit tijdreeksgegevens verzameld over 25 jaar, de onderzoekers kwantificeerden de bijdragen van drie zoutbronnen - sterk behandeld afvalwater en uitstroom van twee snel verstedelijkende stroomgebieden in Noord-Virginia - tot de stijgende natriumconcentratie, een belangrijk ion geassocieerd met zoetwatervervuiling.

Het Occoquan-reservoir, een regionaal belangrijk drinkwaterreservoir in het midden van de Atlantische Oceaan, ligt ongeveer 19 mijl ten zuidwesten van Washington, gelijkstroom, in Noord-Virginia, en is een van de twee belangrijkste bronnen van watervoorziening voor bijna 2 miljoen mensen in Fairfax County, Virginia, en omliggende gemeenschappen. Op jaarlijkse basis, ongeveer 95% van het water dat in het reservoir stroomt, is afkomstig van de zijrivieren Occoquan River en Bull Run.

"Deze studie illustreert de kracht van het combineren van historische gegevens en nieuwe rekenhulpmiddelen; het onderstreept de ongelooflijke waarde van langetermijnmonitoring, " zei Grant, die de co-directeur is van het Occoquan Watershed Monitoring Lab en een aangesloten faculteitslid in het Center for Coastal Studies van Virginia Tech. "Het is een getuigenis van de visie van Virginia Tech en het Occoquan Watershed Monitoring Lab en hun samenwerking met belanghebbenden in het stroomgebied, waaronder Fairfax Water en de Upper Occoquan Service Authority, in de laatste twee decennia."

De onderzoekers ontdekten dat de toenemende zoutvervuiling in het reservoir voornamelijk afkomstig is van de afvoer van stroomgebieden bij nat weer en sterk behandeld afvalwater tijdens droog weer.

Over alle geëvalueerde tijdschalen, de natriumconcentratie in het gezuiverde afvalwater is hoger dan in de uitstroom uit de twee stroomgebieden. Natrium in het gezuiverde afvalwater is afkomstig van chemicaliën die zijn toegevoegd tijdens de afvalwaterzuivering, industriële en commerciële lozingen, menselijke uitscheiding en afvoer via de afvoer van drinkwater en natriumrijke huishoudelijke producten.

"Ons onderzoek is uniek omdat het ingenieurs samenbrengt, ecologen, hydrologen, en sociale wetenschappers om een ​​van de grootste bedreigingen voor de waterkwaliteit in de wereld te onderzoeken en aan te pakken, " zei Sujay Kaushal, een co-auteur op het papier, hoogleraar geologie aan de Universiteit van Maryland, en een internationale expert op het gebied van zoetwaterverzilting.

De onderzoekers stellen zich ten minste vier manieren voor waarop de zoutvervuiling kan worden verminderd:beperking van de natriumwaterbronnen die in de watervoorziening terechtkomen (zoals door het gebruik van ontijzels), strengere voorbehandelingseisen opleggen aan industriële en commerciële ontladers, overschakelen naar natriumarm water en afvalwaterzuiveringsmethoden, en moedig huishoudens aan om natriumarme producten te gebruiken.

Drinkwatervoorziening en rioleringssystemen dragen zout bij aan de eerste en dragen uiteindelijk ook zout bij aan de laatste.

"Burgers kunnen vandaag of morgen beginnen door kritischer na te denken over wat ze in de put gooien en hoe dat het milieu schaadt, en op zijn beurt, hun eigen drinkwatervoorziening, ’ zei Vikingland.

Dit onderzoek sluit aan bij de One Water-visie die nationaal en wereldwijd wordt gebruikt door meerdere sectoren op het gebied van waterbronnen, en het katalyseert robuuste besluitvorming door belanghebbenden met ogenschijnlijk tegenstrijdige doelstellingen.

Dit onderzoek maakte deel uit van een samenwerking tussen Virginia Tech, Universiteit van Maryland, Vanderbilt-universiteit, en North Carolina State University. Het werd gefinancierd door een recente subsidie ​​van miljoenen dollars die Grant en zijn medewerkers ontvingen van de National Science Foundation, gericht op het aanpakken van zoetwaterzoutvervuiling en maakt deel uit van het Growing Convergence Research (GCR) -programma van de National Science Foundation, die tot doel heeft oplossingen voor maatschappelijke grote uitdagingen te katalyseren door het samenvoegen van ideeën, benaderingen, en technologieën uit zeer uiteenlopende kennisgebieden om innovatie en ontdekking te stimuleren. De opgedane ervaring en geleerde lessen uit dit onderzoek zullen in samenwerking met The Water Research Foundation nationaal en wereldwijd worden opgeschaald.

"De gezamenlijke inspanning van dit zeer interdisciplinaire team is een voorbeeld van het type paradigmaverschuivende wetenschap dat we willen katalyseren en promoten, " zei William Hopkins, professor aan het College van Natuurlijke Hulpbronnen en Milieu, directeur van het Global Change Center, en associate executive director van het Fralin Life Sciences Institute. "Vervuiling door zout water is een belangrijk aandachtspunt geworden voor diverse onderzoekers van Virginia Tech omdat het probleem zo wijdverbreid is, wordt erger, en beïnvloedt zowel het milieu als de samenleving. Gelukkig, het onderzoek van het team bevordert ons begrip van belangrijke bronnen van zoutvervuiling, zodat op bewijzen gebaseerde interventies kunnen worden geïdentificeerd en geïmplementeerd. De studie heeft wereldwijd verstrekkende implicaties terwijl we proberen dit complexe milieuprobleem op te lossen."

Deze studie weerspiegelt de opwindende convergente benadering van het door NSF gefinancierde project.

"Terwijl de biofysische bevindingen hier centraal staan, het erkent de complexe sociaal-politieke contexten waarin die informatie zal worden toegepast en is een voorbode van de samenwerking, benaderingen met meerdere belanghebbenden om het probleem van zoetwaterzoutverontreiniging aan te pakken dat we momenteel ontwikkelen, " zei Todd Schenk, assistent-professor aan de School of Public and International Affairs in het College of Architecture and Urban Studies en verbonden faculteitslid van het Global Change Centre en Centre for Coastal Studies.