Klimaændringer kan reducere solens evne til at desinficere søer

Øget organisk afstrømning som følge af klimaændringer kan reducere indtrængning af patogendræbende ultraviolet (UV) sollys i indre søer, floder, og kystvande, ifølge en ny undersøgelse i tidsskriftet Videnskabelige rapporter . Fundene, fra et team, der inkluderer forskere ved Rensselaer Polytechnic Institute, peger på potentialet for en stigning i vandbårne patogener.

Forskere har allerede målt en stigning i "brunfarvning" af verdens farvande, et fænomen forårsaget af mere organisk stof, der skyller ind fra det omkringliggende land. Den nye undersøgelse, ledet af Miami University i Ohio, analyserede vandprøver og brugte en model baseret på National Center for Atmospheric Research (NCAR) til at kvantificere, for første gang, virkningen af ​​opløst organisk stof på potentialet for UV -stråling fra solen for at dræbe patogener i vandet.

Ikke alene gør en stigning i opløst organisk stof det vanskeligere for sollys at desinficere vandområder, det gør det også vanskeligere for vandrensningsanlæg at arbejde effektivt, sagde hovedforfatter Craig Williamson, en økolog fra Miami University. I USA, 12 til 19 millioner mennesker bliver allerede syge af vandbårne patogener årligt.

Kevin Rose, Frederic R. Kolleck '52 Career Development Chair in Freshwater Ecology at Rensselaer, samlet mange af dataene om opløst organisk stof i vandprøver for at vurdere UV -strålingens potentiale for at dræbe patogener.

"Vandets klarhed falder i mange regioner på grund af faktorer som bruning, og denne forskning viser, at denne ændring sandsynligvis reducerer naturlig desinfektion af potentielt skadelige patogener, "sagde Rose.

Holdet brugte prøver af vand fra søer rundt om i verden, fra Pennsylvania og Wisconsin, til Chile og New Zealand. Tests bestemte mængden af ​​opløst organisk stof i hver prøve, og lysets bølgelængder - herunder ultraviolette bølgelængder - absorberet af det organiske stof.

Ved hjælp af modellen Tropospheric Ultraviolet-Visible-som simulerer, hvordan UV-lys spredes og absorberes, når det passerer gennem Jordens atmosfære-bestemte forskere, hvor meget UV-lys, der rammer overfladen af ​​søerne i løbet af året. Forskere analyserede også refleksion og brydning fra hver søs overflade for at beregne, hvor meget lys der trænger ind i søerne og derefter, endelig, hvor dybt det når.

Den troposfæriske ultraviolet-synlige model beregner også den forventede desinficerende effekt af UV-lys i en bestemt vandmasse baseret på dets opløste organiske stof og andre egenskaber, en måling kendt som "solar inactivation potential (SIP)." I nogle tilfælde, forskere beregnet SIP på tværs af forskellige dele af, eller i forskellige tidsperioder i, den samme sø.

Resultaterne tillod forskere at kvantificere virkningerne af opløst organisk stof. For eksempel, sommeren SIP for en sø i det nordøstlige Pennsylvania - som, sammen med andre regionale søer har gennemgået betydelig brunfarvning i de seneste årtier - faldet med cirka halvdelen mellem 1994 og 2015.

I Californiens Lake Tahoe, SIP i det relativt uberørte centrum af søen kan være så meget som 10 gange større end ved Tahoe Meeks Bay, et område ved søkanten, der er stærkt brugt af mennesker og har et meget højere niveau af opløst organisk stof.

Forskerne viste også, hvordan SIP kan falde dramatisk efter en kraftig nedbørshændelse ved hjælp af vandprøver indsamlet fra regionen, hvor Manitowoc -floden løber ud i Lake Michigan, som leverer drikkevand til mere end 10 millioner mennesker. Modellering baseret på prøver taget før og efter en stærk storm flyttede igennem den 21. juni, 2011, viste, at SIP kan være faldet med hele 22 procent på grund af det ekstra opløste organiske stof, der skyllede ind i området i denne enkelt stormhændelse.