När höga halter av spårämnet molybden (mah-LIB-den-um) upptäcktes i dricksvattenbrunnar i sydöstra Wisconsin, verkade regionens många deponeringsplatser för kolaska vara en trolig källa till föroreningen.

Men en del finkorniga detektivarbete ledda av forskare från Duke University och Ohio State University har avslöjat att dammarna, som innehåller rester av kol som bränns i kraftverk, inte är källan till föroreningen.

Det härstammar istället från naturliga källor.

"Baserat på tester med kriminaltekniska isotopiska 'fingeravtryck' och åldersdateringstekniker ger våra resultat oberoende bevis för att kolaska inte är källan till förorening i vattnet", säger Avner Vengosh, professor i geokemi och vattenkvalitet vid Duke's Nicholas School of miljön.

"Om detta molybdenrika vatten hade kommit från urlakning av kolaska, skulle det vara relativt ungt, efter att ha laddats upp i regionens grundvattenakvifer från kolaska avlagringar på ytan för bara 20 eller 30 år sedan," sa Vengosh. "Istället visar våra tester att den kommer från djupt underjordisk och är mer än 300 år gammal."

Testerna avslöjade också att det förorenade vattnets isotopiska fingeravtryck - dess exakta förhållanden av bor- och strontiumisotoper - inte matchade de isotopiska fingeravtrycken från kolförbränningsrester.

Dessa fynd "bortkopplar" molybdenet från deponeringsplatserna för kolaska och antyder istället att det är resultatet av naturliga processer som sker i akvifärens bergmatris, säger Jennifer S. Harkness, en postdoktor vid Ohio State som ledde studien som en del av hennes doktorsavhandling vid Duke.

Forskarna publicerade sin peer-reviewed artikel denna månad i tidskriften Environmental Science & Technology.

Små mängder molybden är avgörande för både djur- och växtliv, men människor som får i sig för mycket av det riskerar att få problem som inkluderar anemi, ledvärk och skakningar.

Några av brunnarna som testades i sydöstra Wisconsin innehöll upp till 149 mikrogram molybden per liter, något mer än dubbelt så högt som Världshälsoorganisationens standard för säker dricksnivå, som är 70 mikrogram per liter. Den amerikanska miljövårdsmyndigheten sätter gränsen ännu lägre vid 40 mikrogram per liter.

För att genomföra den nya studien använde Harkness och hennes kollegor kriminaltekniska spårämnen för att bestämma förhållandet mellan bor och strontiumisotoper i vart och ett av vattenproverna. De mätte också varje provs radioaktiva tritium- och heliumisotoper, som har konstanta sönderfallshastigheter och kan användas för att utvärdera ett provs ålder, eller "uppehållstid" i grundvatten. Genom att integrera dessa två uppsättningar av fynd kunde forskarna sätta ihop detaljerad information om grundvattnets historia, inklusive när det först infiltrerade akvifären, och vilka typer av stenar det hade interagerat med över tiden.

"Denna analys avslöjade att vattnet med hög molybden inte härrörde från kolaska avlagringar på ytan, utan snarare ett resultat av molybdenrika mineraler i akvifermatrisen och miljöförhållanden i den djupa akvifären som möjliggjorde utsläpp av detta molybden i grundvatten”, förklarade Harkness.

"Det som är unikt med det här forskningsprojektet är att det integrerar två olika metoder - isotopiska fingeravtryck och åldersdatering - i en studie", sa hon.

Även om studien fokuserade på dricksvattenbrunnar i Wisconsin, är dess resultat potentiellt tillämpliga på andra regioner med liknande geologier.

Thomas H. Darrah, docent i geovetenskaper vid Ohio State, är Harkness postdoktorala rådgivare vid Ohio State och var medförfattare till den nya studien.