Toen hoge concentraties van het sporenelement molybdeen (mah-LIB-den-um) werden ontdekt in drinkwaterbronnen in het zuidoosten van Wisconsin, leken de talrijke stortplaatsen voor steenkoolas in de regio een waarschijnlijke bron van de besmetting.

Maar fijnmazig speurwerk onder leiding van onderzoekers van Duke University en de Ohio State University heeft onthuld dat de vijvers, die de resten van steenkool bevatten die in elektriciteitscentrales worden verbrand, niet de bron van de besmetting zijn.

Het komt in plaats daarvan voort uit natuurlijke bronnen.

“Gebaseerd op tests met behulp van forensische isotopische ‘vingerafdrukken’ en technieken voor het dateren van de leeftijd, bieden onze resultaten onafhankelijk bewijs dat steenkoolas niet de bron van verontreiniging in het water is”, zegt Avner Vengosh, hoogleraar geochemie en waterkwaliteit aan de Duke’s Nicholas School of het milieu.

"Als dit molybdeenrijke water afkomstig zou zijn van het uitlogen van steenkoolas, zou het relatief jong zijn, omdat het slechts 20 of 30 jaar geleden vanuit steenkoolasafzettingen aan de oppervlakte in de grondwaterlaag van de regio werd aangevuld", zei Vengosh. “In plaats daarvan tonen onze tests aan dat het uit de diepe ondergrond komt en meer dan 300 jaar oud is.”

Uit de tests bleek ook dat de isotopische vingerafdruk van het vervuilde water – de precieze verhoudingen van boor- en strontiumisotopen – niet overeenkwam met de isotopische vingerafdrukken van resten van steenkoolverbranding.

Deze bevindingen ‘ontkoppelen’ het molybdeen van de steenkoolasopslaglocaties en suggereren in plaats daarvan dat het het resultaat is van natuurlijke processen die plaatsvinden in de gesteentematrix van de watervoerende laag, zei Jennifer S. Harkness, een postdoctoraal onderzoeker aan de Ohio State die het onderzoek leidde als onderdeel van haar proefschrift bij Duke.

De onderzoekers publiceerden deze maand hun peer-reviewed artikel in het tijdschrift Environmental Science & Technology.

Kleine hoeveelheden molybdeen zijn essentieel voor zowel het dieren- als het plantenleven, maar mensen die er te veel van binnenkrijgen lopen het risico op problemen zoals bloedarmoede, gewrichtspijn en trillingen.

Sommige van de geteste putten in het zuidoosten van Wisconsin bevatten tot 149 microgram molybdeen per liter, iets meer dan tweemaal de norm voor veilig drinken van de Wereldgezondheidsorganisatie, namelijk 70 microgram per liter. De Amerikaanse Environmental Protection Agency stelt de limiet nog lager op 40 microgram per liter.

Om het nieuwe onderzoek uit te voeren, gebruikten Harkness en haar collega's forensische tracers om de verhoudingen van boor- tot strontiumisotopen in elk van de watermonsters te bepalen. Ze maten ook de radioactieve tritium- en heliumisotopen van elk monster, die een constante vervalsnelheid hebben en kunnen worden gebruikt om de leeftijd van een monster, of de "verblijfstijd" in grondwater, te evalueren. Door deze twee reeksen bevindingen te integreren, konden de wetenschappers gedetailleerde informatie verzamelen over de geschiedenis van het grondwater, inclusief wanneer het voor het eerst in de watervoerende laag infiltreerde en met welke soorten gesteenten het in de loop van de tijd interactie had gehad.

“Uit deze analyse bleek dat het water met een hoog molybdeengehalte niet afkomstig was van steenkoolasafzettingen op het oppervlak, maar eerder voortkwam uit molybdeenrijke mineralen in de aquifermatrix en omgevingsomstandigheden in de diepe watervoerende laag die het vrijkomen van dit molybdeen in de watervoerende laag mogelijk maakten. grondwater,” legde Harkness uit.

“Het unieke aan dit onderzoeksproject is dat het twee verschillende methoden – isotopische vingerafdrukken en leeftijdsdatering – in één onderzoek integreert,” zei ze.

Hoewel het onderzoek zich richtte op drinkwaterbronnen in Wisconsin, zijn de bevindingen mogelijk toepasbaar op andere regio's met vergelijkbare geologieën.

Thomas H. Darrah, universitair hoofddocent aardwetenschappen aan de Ohio State, is de postdoctoraal adviseur van Harkness aan de Ohio State en was co-auteur van de nieuwe studie.