Wetenschap
Een nieuwe aanpak voor het monitoren van de zoetwaterkwaliteit kan bronnen van vervuiling identificeren en de effecten ervan voorspellen
Volgens wetenschappers van de Universiteit van Cambridge en Trent University, Canada kan nu de bron van verontreinigende stoffen in rivieren en zoetwatermeren worden geïdentificeerd met behulp van een uitgebreide nieuwe waterkwaliteitsanalyse.
Microdeeltjes uit autobanden, pesticiden uit boerenvelden en gifstoffen uit schadelijke algenbloei zijn slechts enkele van de organische chemicaliën die kunnen worden gedetecteerd met behulp van de nieuwe aanpak, die ook aangeeft welke impact deze chemicaliën waarschijnlijk zullen hebben in een bepaalde rivier of meer. .
Belangrijk is dat de aanpak ook kan wijzen op de oorsprong van specifiek organisch materiaal dat in het water is opgelost, omdat het een verschillende samenstelling heeft, afhankelijk van de bron.
Het maakt gebruik van een techniek genaamd hoge-resolutie massaspectrometrie om watermonsters te analyseren:binnen een uur levert dit een uitgebreid overzicht op van alle aanwezige organische moleculen. Het artikel is gepubliceerd in het tijdschrift Science .
De waterkwaliteit wordt sterk bepaald door de diversiteit van het daarin opgeloste organische materiaal, ook wel 'chemodiversiteit' genoemd. De wetenschappers zeggen dat de duizenden verschillende opgeloste organische verbindingen zoetwaterecosystemen gezond kunnen houden, of kunnen bijdragen aan hun achteruitgang, afhankelijk van het aanwezige mengsel.
"Traditionele benaderingen voor het monitoren van de waterkwaliteit omvatten het uitvoeren van veel verschillende metingen met veel apparaten, wat veel tijd kost. Onze techniek is een heel eenvoudige manier om een uitgebreid overzicht te krijgen van wat er in een bepaalde rivier of meer gebeurt", zegt Jérémy Fonvielle, onderzoeker aan de afdeling Biochemie van de Universiteit van Cambridge en co-auteur van het artikel.
Om te begrijpen wat deze chemodiversiteit drijft, heeft het team onderzoeken naar opgelost organisch materiaal in zoetwatermonsters uit rivieren en meren in heel Europa en Noord-Canada beoordeeld.
Uit de wateranalyse van Lake Erie in Canada is bijvoorbeeld een hoge mate van fosforvervuiling gebleken. Door naar de samenstelling van individuele moleculen in het watermonster te kijken, identificeerden onderzoekers landbouwactiviteiten als de bron van deze vervuiling, in plaats van afvalwater.
“Terwijl we voorheen de hoeveelheid organische stikstof- of fosforvervuiling in een rivier konden meten, konden we niet echt identificeren waar de vervuiling vandaan kwam. Met onze nieuwe aanpak kunnen we de unieke moleculaire vingerafdruk van verschillende bronnen van vervuiling in zoetwater gebruiken om identificeren van hun bron”, zegt dr. Andrew Tanentzap van de Trent University School of the Environment, co-auteur van het rapport.
Traditionele benaderingen omvatten het afzonderlijk meten van veel indicatoren van de gezondheid van ecosystemen, zoals het niveau van organische voedingsstoffen of bepaalde verontreinigende stoffen zoals stikstof. Deze kunnen de toestand van het water aangeven, maar niet waarom deze toestand is ontstaan.
Opgelost organisch materiaal is een van de meest complexe mengsels op aarde. Het bestaat uit duizenden individuele moleculen, elk met hun eigen unieke eigenschappen. Deze kwestie beïnvloedt veel processen in rivieren en meren, waaronder de kringloop van voedingsstoffen, koolstofopslag, lichtabsorptie en interacties met het voedselweb, die samen de ecosysteemfunctie bepalen.
Bronnen van opgelost organisch materiaal in zoet water zijn onder meer stedelijke afvloeiing, landbouwafvloeiing, aërosolen en bosbranden.
"Het is mogelijk om de gezondheid van zoetwater te monitoren door de diversiteit aan aanwezige verbindingen. Onze aanpak kan en wordt in heel Groot-Brittannië uitgerold", aldus Tanentzap.
Fonvielle zal deze techniek nu toepassen op het analyseren van watermonsters uit afwateringssloten van landbouwgronden in de Fens, als onderdeel van een project van het Centre for Landscape Regeneration van de Universiteit van Cambridge om inzicht te krijgen in de zoetwatergezondheid in dit agrarische landschap.