Människor började mätbart och negativt påverka vattenkvaliteten i Chesapeake Bay under första hälften av 1800-talet, enligt en studie av östliga ostron av forskare vid University of Alabama.

Arbetet, publicerad i Vetenskapliga rapporter , visa att föroreningseffekten uppträder lite tidigare än tidigare trott, men det bekräftar generellt att ökande avskogning och industrialisering runt bukten ledde till problem med vattenkvaliteten före inbördeskriget, vilket har visat sig av andra studier med olika testmetoder.

Studien visar att användningen av ostronskal från arkeologiska platser är ett effektivt sätt att mäta miljöpåverkan av avfall som tillförs på flodmynningar, särskilt halter av kväve som påverkar ostronets skalkemi när det matas från näringsämnen i vattnet, enligt tidningen.

"Vi var en av de första som provade detta på arkeologiska snäckor, och den första som identifierade en uråldrig period av föroreningar med denna metod, " sa Dr. C. Fred T. Andrus, docent och ordförande för UA institutionen för geologiska vetenskaper.

"Det här kan vara ett bra sätt för oss att lära oss hur baslinjen för rent vatten ser ut. Det berättar för oss den naturliga mängden djur- och mänskligt avfall som borde hamna i en vik, vilket är viktigt eftersom det fiske vi är beroende av kan skadas kraftigt av överskott av kväve."

Forskningen leddes av Heather Black, en före detta student i Andrus labb som tog sin kandidat- och masterexamen i geologi från UA och nu doktorerar vid Florida International University.

Medförfattare på papperet inkluderar Andrus; W.J. Lambert, en UA-examen som nu driver det stabila isotoplaboratoriet i Alabama; Dr Torben Rick, curator för nordamerikansk arkeologi vid Smithsonian Natural History Museum; och Dr. David P. Gillikin, docent i geologi vid Union College.

Black valde Chesapeake på grund av kraftiga föroreningar, tidig kolonisering i amerikansk historia och överflöd av gamla sophögar med kasserade ostronskal, eller skalmödel, Hon sa.

Även om kväve är nödvändigt för livet och en hälsosam del av kustnära vattendrag, för mycket kväve förändrar ekosystemet. Finns i avfall från människor och djur, ökande mängder kväve började skölja in i bukten när den mittatlantiska regionen förvandlades genom europeiska bosättare.

Trots hur avgörande det är för livet, historiska nivåer av kväve är svåra att bedöma, och mycket organiskt material går förlorat med tiden. Skal, fastän, är olika.

Sitter längst ner i bukten oförmögen att röra sig och äter mycket av det som sköljer över den, det östliga ostronet har stor tolerans för förändringar i vattnet. Fungerar som ett filter när det matar, ostronet blir ett register över miljöförändringar genom att införliva organiskt material i sitt skal.

Genom kemisk analys av skalets tillväxtband – som bildar något liknande trädringar – kan forskare fastställa några av miljöförhållandena under ett ostrons livslängd.

Med hjälp av snäckor som samlats in under arkeologiska utgrävningar av Smithsonian Institution från ungefär 1200 till 1900, Black jämförde förhållandet mellan kväveisotoper lagrade i skalen med moderna skal skördade nära en brygga vid Smithsonian Environmental Research Center i Edgewater, Maryland.

Hon skrapade små mängder pulver från insidan av skalet för att få en genomsnittlig kväveisotop över ostronets liv. Resultaten visar en tydlig förändring i kvävekällor mellan 1800 och 1850, vilket kickar igång en snabb ökning av kväve i dag.

"De flesta människor kanske tänker på att den typen av föroreningar - en mängd kväve som är lite utanför listorna - inte inträffar förrän nästan andra världskriget, men det ser ut som 100 år tidigare, den typen av tunga effekter känns redan, sa Andrus.

Tidigare forskning med kärnor av sediment grävda från botten av viken visade liknande nivåer av kväve under ungefär samma period, men att använda skal från arkeologiska platser är lättare att datera, sa Andrus. För en, de härstammar från den arkeologiska platsen på grund av intilliggande artefakter som motsvarar en specifik tid. Dessutom, radiokoldatering av avlagringarna kan fastställa skalens ålder.

Sediment, å andra sidan, kan virvla runt och oroa sig och ackumuleras till rörliga räntor, vilket gör dejting mindre exakt än med skal, han sa.

"Varje sätt man mäter något har sina problem, och vi kom till det här från en annan vinkel, " sade Andrus. "Det är en mycket robust form av replikering som säger oss att Chesapeake Bay var förorenad tidigare än vi trodde, men den större implikationen är att det visar att detta är ett riktigt användbart verktyg för denna mätning."

Det finns redan försök att prova detta i andra kustvatten. En annan av Andrus elever utförde liknande arbete i Charleston Harbor, och resultat där visar att ostron lever under liknande kvävenivåer nu som i förhistorisk tid, trots en ökning av kväve i mitten av 1900-talet, han sa.

En artikel om det projektet väntar på publicering.

För Chesapeake, saneringsinsatser pågår, och Andrus hoppas att detta arbete kan hjälpa till med en förståelse för hur en frisk Bay ser ut.

"Detta arbete ger information för personer som är intresserade av sanering för att se ett hälsosamt mål, De flesta av de direkta mätningarna av kvävenivåer går bara tillbaka till 1970-talet. " sade han. "De mätningarna skulle nästan säkert redan vara produkten av avfall. Huruvida det är realistiska mål att rena vattnet till beror till stor del på vattenförekomsten, men det ger dig åtminstone en ram."