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

Men lite finkornigt detektivarbete ledd 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 kontamineringen.

Det härstammar istället från naturliga källor.

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

"Om detta molybdenrika vatten hade kommit från urlakning av kolaska, det skulle 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, våra tester visar att den kommer från djupa underjordiska 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 "avlänkar" molybdenet från deponeringsplatserna för kolaska och antyder istället att det är resultatet av naturliga processer som förekommer i akvifärens bergmatris, sa Jennifer S. Harkness, en postdoktor vid Ohio State som ledde studien som en del av sin doktorsavhandling vid Duke.

Forskarna publicerade sin peer-reviewed artikel denna månad i tidskriften Miljövetenskap och teknik .

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 dryck, vilket är 70 mikrogram per liter. U.S. Environmental Protection Agency sätter gränsen ännu lägre vid 40 mikrogram per liter.

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

"Det som är unikt med detta forskningsprojekt är att det integrerar två olika metoder - isotopiska fingeravtryck och åldersdatering - i en studie, " Hon sa.

Även om studien fokuserade på dricksvattenbrunnar i Wisconsin, dess resultat är 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.