Højt molybdæn i Wisconsin-brønde ikke fra kulaske

Da høje niveauer af sporelementet molybdæn (mah-LIB-den-um) blev opdaget i drikkevandsbrønde i det sydøstlige Wisconsin, regionens talrige deponeringssteder for kulaske syntes at være en sandsynlig kilde til forureningen.

Men noget finkornet detektivarbejde ledet af forskere fra Duke University og Ohio State University har afsløret, at dammene, som indeholder rester af kul afbrændt i kraftværker, ikke er kilden til forureningen.

Det stammer i stedet fra naturlige kilder.

"Baseret på tests ved hjælp af retsmedicinske isotopiske 'fingeraftryk' og aldersdateringsteknikker, vores resultater giver uafhængige beviser for, at kulaske ikke er kilden til forurening i vandet, " sagde Avner Vengosh, professor i geokemi og vandkvalitet ved Duke's Nicholas School of the Environment.

"Hvis dette molybdæn-rige vand var kommet fra udvaskningen af ​​kulaske, det ville være relativt ungt, efter at være blevet genopfyldt i regionens grundvandsmagasin fra kulaskeaflejringer på overfladen for kun 20 eller 30 år siden, " sagde Vengosh. "I stedet, vores test viser, at den kommer fra dyb undergrund og er mere end 300 år gammel."

Testene afslørede også, at det forurenede vands isotopiske fingeraftryk - dets præcise forhold mellem bor- og strontiumisotoper - ikke matchede de isotopiske fingeraftryk fra kulforbrændingsrester.

Disse fund "fjerner" molybdænet fra deponeringsstederne for kulaske og antyder i stedet, at det er resultatet af naturlige processer, der forekommer i grundvandsmagasinets stenmatrix, sagde Jennifer S. Harkness, en postdoc-forsker ved Ohio State, der ledede undersøgelsen som en del af sin doktorafhandling ved Duke.

Forskerne offentliggjorde deres peer-reviewede papir i denne måned i tidsskriftet Miljøvidenskab og -teknologi .

Små mængder molybdæn er afgørende for både dyre- og planteliv, men folk, der indtager for meget af det, risikerer problemer, der inkluderer anæmi, ledsmerter og rystelser.

Nogle af de testede brønde i det sydøstlige Wisconsin indeholdt op til 149 mikrogram molybdæn pr. lidt mere end det dobbelte af standarden for sikker drikkevare fra Verdenssundhedsorganisationen, hvilket er 70 mikrogram per liter. U.S. Environmental Protection Agency sætter grænsen endnu lavere ved 40 mikrogram per liter.

For at gennemføre den nye undersøgelse, Harkness og hendes kolleger brugte retsmedicinske sporstoffer til at bestemme forholdet mellem bor og strontiumisotoper i hver af vandprøverne. De målte også hver prøves tritium og helium radioaktive isotoper, som har konstante henfaldshastigheder og kan bruges til at evaluere en prøves alder, eller "opholdstid" i grundvand. Ved at integrere disse to sæt fund, forskerne var i stand til at sammensætte detaljerede oplysninger om grundvandets historie, inklusive da det først infiltrerede grundvandsmagasinet, og hvilke typer bjergarter den havde interageret med gennem tiden.

"Denne analyse afslørede, at det høje molybdænvand ikke stammede fra kulaskeaflejringer på overfladen, men snarere et resultat af molybdæn-rige mineraler i grundvandsmatrixen og miljøforhold i den dybe grundvandsmagasin, der muliggjorde frigivelsen af ​​dette molybdæn til grundvandet, Harkness forklarede.

"Det unikke ved dette forskningsprojekt er, at det integrerer to forskellige metoder - isotopiske fingeraftryk og aldersdatering - i en undersøgelse, " hun sagde.

Selvom undersøgelsen fokuserede på drikkevandsbrønde i Wisconsin, dens resultater er potentielt anvendelige til andre regioner med lignende geologier.

Thomas H. Darrah, lektor i geovidenskab ved Ohio State, er Harkness's postdoktorale rådgiver ved Ohio State og var medforfatter til det nye studie.