Vejsalte og andre menneskelige kilder truer verdens ferskvandsforsyninger

Når vinterstorme truer med at gøre rejser farlige, folk vender sig ofte til salt, spredte det liberalt over motorveje, gader og fortove for at smelte sne og is. Vejsalt er et vigtigt redskab for sikkerhed, fordi mange tusinde mennesker dør eller bliver såret hvert år på grund af vejrrelaterede ulykker. Men en ny undersøgelse ledet af Sujay Kaushal fra University of Maryland advarer om, at indføring af salt i miljøet-uanset om det er til afisning af veje, gødning af landbrugsjord eller andre formål - frigiver giftige kemiske cocktails, der skaber en alvorlig og voksende global trussel mod vores ferskvandsforsyning og menneskers sundhed.

Tidligere undersøgelser af Kaushal og hans team viste, at tilsatte salte i miljøet kan interagere med jord og infrastruktur for at frigive en cocktail af metaller, opløste faste stoffer og radioaktive partikler. Kaushal og hans team navngav disse kaskadeffekter af indførte salte Freshwater Salinization Syndrome, og det kan forgifte drikkevand og forårsage negative virkninger på menneskers sundhed, landbrug, infrastruktur, dyreliv og økosystemernes stabilitet.

Kaushals nye undersøgelse er den første omfattende analyse af de komplicerede og sammenkoblede virkninger forårsaget af ferskvandssaltningssyndrom og deres indvirkning på menneskers sundhed. Dette arbejde tyder på, at verdens ferskvandsforsyninger kan stå over for alvorlige trusler lokalt, regionale og globale niveauer, hvis der ikke anvendes en koordineret forvaltnings- og reguleringsmetode på menneskelige saltkilder. Studiet, der opfordrer tilsynsmyndighederne til at nærme sig salte med samme bekymring som sur regn, tab af biodiversitet og andre højt profilerede miljøproblemer, blev offentliggjort den 12. april, 2021, i journalen Biogeokemi.

"Vi plejede at tænke på at tilføje salte som ikke et stort problem, "sagde Kaushal, en professor i UMD's Institut for Geologi og Jordsystemvidenskab Tværfagligt Center. "Vi troede, at vi lagde det på vejene om vinteren, og det skylles væk, men vi indså, at det holdt fast og akkumulerede. Nu undersøger vi både de akutte eksponeringsrisici og det langsigtede helbred, miljø, og infrastrukturrisici ved alle disse kemiske cocktails, der skyldes tilsætning af salte til miljøet, og vi siger, 'Dette er ved at blive en af ​​de mest alvorlige trusler mod vores ferskvandstilførsel.' Og det sker mange steder, vi ser i USA og rundt om i verden. "

Da Kaushal og hans team sammenlignede data og gennemgik undersøgelser fra ferskvandsovervågningsstationer i hele verden, de fandt en generel stigning i kloridkoncentrationer på global skala. Klorid er det fælles element i mange forskellige typer salte som natriumchlorid (bordsalt) og calciumchlorid (almindeligt anvendt til vejsalt). Nedboring af data fra målrettede regioner, de afdækkede også en 30-årig tendens med stigende saltindhold på steder som Passaic-floden i det nordlige New Jersey og en strækning på 100 kilometer plus af Potomac-floden, der leverer drikkevand til Washington, D.C.

Den største menneskelige saltkilde i områder som det nordøstlige USA er vejsalte, men andre kilder omfatter spildevandslækager og -udledninger, vandblødgørere, landbrugsgødning og fracking saltlage beriget med salte. Ud over, indirekte kilder til salte i ferskvand omfatter forvitringsveje, broer og bygninger, som ofte indeholder kalksten, beton eller gips, som alle frigiver salt, når de nedbrydes. Ammoniumbaseret gødning kan også føre til frigivelse af salte i byplæner og landbrugsmarker. I nogle kystmiljøer, stigning i havets overflade kan være en anden kilde til indtrængen af ​​saltvand.

Undersøgelsen peger på en voksende mængde forskning fra hele verden, der viser, hvordan kemiske cocktails frigivet af alle disse saltkilder skader både naturlige og byggede miljøer. For eksempel, ændringer i saltniveauer kan tillade invasiv, mere salttolerante arter til at overtage en å. Kemiske cocktails frigivet af salte kan ændre mikroberne i jord og vand, og fordi mikrober er ansvarlige for henfald og genopfyldning af næringsstoffer i et økosystem, dette skift kan føre til endnu flere ændringer i frigivelsen af ​​salte, næringsstoffer og tungmetaller ud i miljøet.

I det byggede miljø, salte kan nedbryde veje og infrastruktur. De kan også tære vandrør, der forårsager frigivelse af tungmetaller i drikkevandsforsyninger, som de gjorde i Flint, Michigan.

"Jeg er stærkt overrasket over det stigende omfang og intensiteten af ​​disse problemer som fremhævet fra vores undersøgelser, "sagde studieforfatter Gene E. Likens, stiftende præsident emeritus for Cary Institute of Ecosystem Studies og en fornem forskningsprofessor ved University of Connecticut. "Øget saltning af overfladevand er ved at blive et stort miljøproblem mange steder i verden."

Mangfoldigheden af ​​kilder og komplekse interaktioner mellem salt og miljø er dårligt forstået, og hver sø, stream og akvifer præsenterer et andet sæt ledelsesmæssige udfordringer. Undersøgelsen tyder på, at ledelsesstrategier skal evaluere saltbidrag fra forskellige kilder på vandskel-økosystemniveau og prioritere regulering i overensstemmelse hermed, meget den måde næringsstofbelastninger i vandområder administreres i øjeblikket.

Forbedringer i teknologi har bidraget til at reducere næringsstofafstrømning, men sikre og effektive alternativer til vejsalte findes endnu ikke. Kaushal håber, at regulering, nye teknologier og en koordineret ledelsesmetode kan reducere de potentielle trusler om ferskvandssaltningssyndrom i bred skala.

"Ultimativt, vi har brug for regulering på de højere niveauer, og vi mangler stadig tilstrækkelig beskyttelse af lokale jurisdiktioner og vandforsyninger, "Sagde Kaushal." Vi har foretaget dramatiske forbedringer af sur regn og luftkvalitet, og vi forsøger at håndtere klimaændringer på denne måde. Det, vi har brug for her, er en meget bedre forståelse af de komplicerede virkninger af tilsatte salte og forskrifter baseret på det. Dette kan give os mulighed for at afværge en virkelig vanskelig fremtid for ferskvandsforsyninger. "

Fremadrettet, undersøgelsen understreger vigtigheden af ​​at øge vandovervågningsindsatsen og bruge moderne sensorteknologi til at fange kontinuerlige data. Højfrekvente sensordata giver forskere og ledere mulighed for at opdage toppe i saltholdighed og vandgennemstrømning, der i sidste ende kan hjælpe dem med at forudsige den kemiske sammensætning og ophobning af toksiner på grund af ferskvandssaltningssyndrom.

Ud over, Kaushal sagde, at feltstudier og eksperimenter, der sporer saltets hurtigt ekspanderende virkninger i miljøet, er nødvendige for at forbedre den videnskabelige forståelse af problemet. Han har udført sådan forskning i vandløbene, der løber gennem og nær UMD's College Park campus, et bymiljø inde i Washington, D.C. Beltway.