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

Men noget finkornet detektivarbejde ledet af forskere fra Duke University og The Ohio State University har afsløret, at dammene, som indeholder rester af kul brændt 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 giver vores resultater 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 miljøet.

"Hvis dette molybdæn-rige vand var kommet fra udvaskningen af ​​kulaske, ville det 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 viser vores test, 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 resultater "fjerner" molybdænet fra kulaskedeponeringspladserne og antyder i stedet, at det er resultatet af naturlige processer, der forekommer i grundvandsmagasinets stenmatrix, sagde Jennifer S. Harkness, en postdoktor ved Ohio State, der ledede undersøgelsen som en del af hendes doktorafhandling ved Duke.

Forskerne offentliggjorde deres peer-reviewede papir i denne måned i tidsskriftet Environmental Science & Technology.

Små mængder molybdæn er essentielle for både dyre- og planteliv, men mennesker, der indtager for meget af det, risikerer at få problemer, der inkluderer anæmi, ledsmerter og rysten.

Nogle af brøndene, der blev testet i det sydøstlige Wisconsin, indeholdt op til 149 mikrogram molybdæn pr. liter, lidt mere end det dobbelte af WHO's standard for sikker drikkevare, som er 70 mikrogram pr. liter. Det amerikanske miljøbeskyttelsesagentur sætter grænsen endnu lavere ved 40 mikrogram per liter.

For at udføre den nye undersøgelse brugte Harkness og hendes kolleger retsmedicinske sporstoffer til at bestemme forholdet mellem bor og strontiumisotoper i hver af vandprøverne. De målte også hver prøves radioaktive tritium- og heliumisotoper, som har konstante henfaldshastigheder og kan bruges til at evaluere en prøves alder eller "opholdstid" i grundvandet. Ved at integrere disse to sæt fund var forskerne i stand til at sammensætte detaljerede oplysninger om grundvandets historie, herunder hvornår det først infiltrerede grundvandsmagasinet, og hvilke typer klipper det 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 grundvandsmatricen og miljøforhold i den dybe grundvandsmagasin, der muliggjorde frigivelsen af ​​dette molybdæn til grundvand,” forklarede Harkness.

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

Selvom undersøgelsen fokuserede på drikkevandsbrønde i Wisconsin, er resultaterne 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 af det nye studie.