USA har gjort enorma framsteg för att minska vattenföroreningarna sedan Clean Water Act antogs för nästan 50 år sedan. Floder tar inte längre eld när oljefläckar på deras ytor antänds. Och många hamnar som en gång var nedsmutsade med avlopp drar nu simmare och båtfarare.

Men när Jordens dag närmar sig, det är viktigt att inse att nya, mer komplexa utmaningar dyker upp. I en studie publicerad tidigare i år, vi fann att en cocktail av kemikalier från många mänskliga aktiviteter gör amerikanska floder saltare och mer alkaliska över hela landet. Förvånande, vägsalt på vintern är inte den enda källan:konstruktion, lantbruk, och många andra aktiviteter spelar också roller över regionerna.

Dessa förändringar utgör allvarliga hot mot dricksvattenförsörjningen, urban infrastruktur och naturliga ekosystem. Saltföroreningar är för närvarande inte reglerade på federal nivå, och statliga och lokala kontroller är inkonsekventa.

Vår forskning visar att när salter från olika källor blandas, de kan ha bredare effekter än de skulle var för sig. Det visar också vikten av att stödja vattenkvalitetsövervakning i hela landet, så att vi kan upptäcka och ta itu med andra föroreningsproblem som ännu inte har upptäckts.

Ändrade vatten

Vår grupp har studerat sötvattenssaltning i över 15 år. 2005 publicerade vi en artikel som visade att nivåerna av natriumklorid (vanligt bordssalt) snabbt ökade i sötvatten över nordöstra USA.

Tills dess, forskare trodde att försaltning var ett allvarligt problem främst i torra områden där vatten avdunstar snabbt, lämnar salter bakom sig. Men vi upptäckte att det påverkade stora dricksvattenförsörjningar, överskrider giftiga nivåer för vissa vattenlevande organismer och kvarstår i miljön året runt, även i fuktiga områden.

Den främsta orsaken vi hittade var spridningen av asfalterade ytor, som vägar och parkeringsplatser. Samhällen i kalla regioner använder avisningssalter för att rensa snö från vägar under vintern, och ju fler vägar de bygger, desto mer behandling behövs. Vi fann att en 1-procentig ökning av asfalterade ytor kunde öka saltkoncentrationerna i närliggande vattendrag till nivåer som är mer än 10 gånger högre än orörda skogsförhållanden.

Under 2013, vi publicerade en annan studie som visade att floder blev mer alkaliska över regioner i östra USA. På den tiden surt regn – dvs. för mycket syra i regnvatten, orsakat av luftföroreningar – hade varit en välkänd miljöfråga i flera decennier. Dock, alkalinisering kändes inte igen på samma sätt, och dess effekter är fortfarande dåligt förstådda nu.

Alkalisering är motsatsen till försurning:Det uppstår när vattnets pH-värde ökar istället för att sjunka. När vattnet blir mer alkaliskt, vissa kemikalier lösta i det kan bli giftiga. Till exempel, ammonium är ett näringsämne i sötvattensekosystem, men omvandlas till giftig ammoniakgas i betydande koncentrationer i vatten med högt pH. Alkaliska förhållanden ökar också frisättningen av fosfor från sediment, som kan utlösa störande blomningar av alger och bakterier.

Vi upptäckte att en process som vi kallade "mänsklig-accelererad vittring" bröt ner sten och släppte ut mineraler i floder som gjorde dem mer alkaliska. Processen att vittra stenar och mineraler som exporteras till floder är vanligtvis långsam, men vi visade att markutveckling och årtionden av exponering för surt regn påskyndade det. Vi föreslog också att utbredd användning av geologiska material i gödningsmedel och betong var en faktor.

Identifiera sötvattensaltningssyndrom

Vår studie om mänsklig accelererad vittring visade att tillsammans med natriumklorid, andra lösta salter ökade i sötvatten över stora regioner i östra USA. Detta fick oss att undra om det kunde finnas en koppling till vårt tidigare arbete med försaltning i dessa regioner.

Vi började inse att i teorin, saltföroreningar och människoaccelererad vittring kan leda till att ökande mängder salter som var alkaliska ut i floder över hela landet, och att detta kan öka deras pH-värden. Vi visste att havsvatten, som är naturligt salt, har ett högre pH än sötvatten eftersom det har ackumulerat höga halter av alkaliska salter. Efter mycket analys, vi föreslog att liknande sammankopplade processer skulle kunna påverka salthalt och pH i sötvatten.

Många källor släpper ut alkaliska salter i miljön, inklusive vittring av ogenomträngliga ytor, gödningsmedel och kalkanvändning inom jordbruket, min dränering, bevattningsavrinning och vinteranvändning av vägsalt. Initialt, delar av dessa alkaliska salter binder till jorden. Men när de kommer i kontakt med natrium – t.ex. överskott av vägsalt – kemiska reaktioner uppstår som frigör de alkaliska salterna, som sedan sköljer in i sötvattensekosystemen.

Vi kallade den här processen sötvattensaltningssyndrom eftersom den gav flera effekter på salter, alkalinitet och pH, som är grundläggande kemiska egenskaper hos vatten.

Olika orsaker efter region

Att ta reda på denna process var ett teamprojekt som krävde kunskap om limnologi (studiet av inre vatten), geokemi och geografi. Orsakerna varierar från en plats till en annan, men resultaten kan vara liknande.

Till exempel, floder blir mer salthaltiga och alkaliska i delar av North Carolina, Florida, Virginia och andra stater som använder lite eller inget vägsalt. Detta beror sannolikt på människoaccelererad vittring på platser som ligger under kalksten (som löses upp när den kommer i kontakt med surt regnvatten) och i urbaniserade områden med massor av betonginfrastruktur, samt stadssaltföroreningar från avloppsvatten, vattenavhärdare eller gödningsmedel.

Vår forskning stöddes av U.S. National Science Foundation och byggde på enorma mängder övervakningsdata från ekosystem över hela USA som huvudsakligen samlats in av U.S. Geological Survey. Vi analyserade långsiktiga trender i flodernas kemi under fem decennier och jämförde dessa trender över olika stora flodsystem och regioner.

Vi analyserade också trender i stora flodmynningar, såsom Hudson River och Chesapeake Bay, för att undersöka om alltmer alkaliska tillförsel från floder potentiellt skulle kunna påverka kemin i kustvattnen. Våra resultat visar att förändringar i salter kan förändra koncentrationer av föroreningar som överskott av fosfor och näringsämnen som är bundna i sediment på dessa platser.

Hantera saltföroreningar

Sötvattensaltningssyndrom påverkar dricksvattenförsörjningen i många delar av USA. I vissa fall förändrar det smaken på vatten eller hotar hälsan hos personer med högt blodtryck.

Det finns en växande oro för att salter i sötvatten kan korrodera vattenledningar och släppa ut giftiga metaller som bly i dricksvattnet. De kan också utlösa reaktioner som mobiliserar andra föroreningar och föroreningar från jordar till floder.

Som andra forskare har visat, blandningar av salter kan vara giftigare för vattenlevande organismer än bara ett salt. Naturvårdsverket reglerar för närvarande inte salter som primära föroreningar i dricksvatten, och statlig och lokal reglering av saltutsläpp över stora områden från aktiviteter som vägrening är sparsamma och inkonsekventa.

Vi anser att det finns ett allvarligt behov av federala bestämmelser och regionala planer för att minska saltföroreningarna i sötvatten. En strategi skulle vara att minska användningen av vägsalt genom att kalibrera applicering och justera appliceringsmängder baserat på temperatur. Dessutom, inte alla salter skapas lika:Det kan vara mer effektivt att använda vissa salter som avisningsmedel vid lägre temperaturer. Till sist, Organiska avisningslösningar använder mindre salt än konventionella versioner.

Nya former av vattenföroreningar dyker ständigt upp, och det är viktigt att identifiera hur olika mänskliga aktiviteter påskyndar geologiska processer i naturen. Färskvatten står bara för cirka 3 procent av jordens totala vattenförsörjning (resten finns i haven), och det kommer alltid att finnas ett behov av bättre förståelse och hantering av denna värdefulla resurs.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.