Genom att studera vildris i sjöar och vattendrag, ett team av forskare under ledning av University of Minnesota har upptäckt att sulfat i vattenvägar omvandlas till giftiga halter av sulfid och ökar andra skadliga element. Detta inkluderar metylkvicksilver, den enda formen av kvicksilver som förorenar fisk.

Sulfat är en förening som släpps ut i sötvatten från gruvdrift, avlopp, gödningsmedel, förbränning av fossila bränslen, och annan mänsklig aktivitet, samt från naturgeologiska källor i vissa delar av staten. Forskarna publicerade nyligen tre relaterade studier om ämnet sulfat i vatten i Journal of Geophysical Research:Biogeosciences , publicerad av American Geophysical Union.

"Vilt ris fungerar som flaggskeppsart eller motsvarande vår kanariefågel i en kolgruva, 'ger oss en varning om hur mänsklig aktivitet påverkar vår vattenkvalitet i Minnesota, sa Amy Myrbo, en forskningsassistent vid University of Minnesota LacCore/CDSCO -anläggning vid Institutionen för geovetenskap och huvudförfattare till två av de tre studierna. "Resultaten av våra studier är viktiga eftersom de visar att ökningar av sulfat i våra sjöar och vattendrag kan ha flera negativa konsekvenser för ekosystem, även om sulfatet i sig är relativt godartat. "

Vilt ris är kulturellt viktigt för flera grupper i Minnesota, särskilt indianer. Vilt ris ger också livsmiljö och mat för sjöfåglar och andra vilda djur. Forskning under 1940- och 1950-talen visade att vildris växte bäst i Minnesota-sjöar med låga sulfater, men ingen visste varför. Korrelationen var ett pussel, eftersom sulfat inte är särskilt giftigt för växter eller djur.

Denna nya forskning finner att problemet är sulfid, inte sulfat. Sulfat kan omvandlas till giftiga halter av sulfid i marken i våtmarker, som de där vildris gror och rotar. Vild ris är en ettårig växt som måste gro varje vår från frön som tappades föregående fall i den våta jorden. Anaeroba mikrober i jorden gör sulfid från sulfat i det överliggande vattnet. Sjöar, strömmar, och våtmarker som har höga koncentrationer av löst sulfid i sedimentet har därför en låg sannolikhet att ta emot vildris.

Förutom utsläpp av sulfid, forskarna fann att accelererad sönderdelning av växter i vattenvägar orsakade av sulfater frigör fosfor och kväve, som gödslar vattenkroppen och kan förändra växtsamhället inom ekosystemet - inklusive ökande algblomningar. Mikroberna som omvandlar sulfat till sulfid producerar också metylkvicksilver, den enda formen av kvicksilver som förorenar fisk.

"Minnesota är unikt bland amerikanska stater och kanadensiska provinser genom att det har en vattenkvalitetsstandard som reglerar sulfat, "Sa Myrbo." Det här handlar inte bara om vildris. Vi har nu funnit att att sätta sulfat i vårt vatten har konsekvenser i linje, inklusive mer kvicksilver i fisk, förändringar i livsmiljö för ankor, och förändringar i näringskedjan. "

Över tre somrar 2011, 2012, och 2013, forskare studerade vattenprover och sediment från mer än 100 sjöar och vattendrag i Minnesota där vildris växer eller där de bestämde att vildris skulle växa. Många av dessa vattenvägar fanns i nordöstra Minnesota där sulfat inte naturligt förekommer. Forskarna gjorde mer än 100 mätningar på varje plats som studerade sedimentkärnor, vatten i sedimentet, ytvatten, och olika växter. De analyserade saker som vattenets kemi, djup och transparens.

I nästan alla fall, vattnet med de högsta halterna av sulfat hade inget vildris, även om andra förhållanden verkade perfekta för vattenväxtens tillväxt. Teamets fältforskning som visade sulfatets effekter på vattenkvaliteten speglade studier av andra forskare i tankar.

"Vår forskning är baserad på hård vetenskap och visade samma resultat som andra studier i konstgjorda miljöer, "Myrbo sa." Vi vet att frågor om våra vattenvägar kan vara mycket komplexa, men vi hoppas att vårt arbete kan användas för att skapa en bra offentlig politik som balanserar vår stats ekonomiska behov med livsmedelssuveränitet och miljöskydd. "