För att lösa ett vetenskapligt mysterium, forskare från University of Houston och nationens nationella laboratorier upptäckte också en ny väg för att rensa toxiner från vatten, inklusive avloppsvatten som produceras genom hydraulisk sprickbildning.

Resultaten, beskrivs i en artikel publicerad i veckan i Förfaranden från National Academy of Sciences , ta itu med paradoxen om varför mineralet barit - ofta spetsat med det kemiska elementet strontium - förekommer i stor utsträckning i havsvatten.

Havsvatten är undermättat med avseende på barit, det är, koncentrationerna av barium och sulfatjoner är för låga för att bilda barytfällningar, sa Yandi Hu, biträdande professor i civil- och miljöteknik vid University of Houston och motsvarande författare på pappret. Strontiumsulfat är mycket mer vattenlösligt än bariumsulfat, så termodynamiska halter av strontium i bariumsulfatutfällningar bör vara låga, också, Hon sa.

Men barit finns ofta i havsvatten, som är strontiumsnörd barit. Baserat på fynd på platsen att förekomsten av barit och höga strontiumnivåer i barit är associerade med förekomsten av organiskt material, hon och kollegor började sin studie.

Förutom Hu, medförfattare till tidningen inkluderar Ning Deng och Bo Cao från UH; Andrew Stack och Julian Weber från Oak Ridge National Laboratory; och James De Yoreo från Pacific Northwest National Laboratory.

"Förståelse för baritutfällning i havet, som är globalt undermättad med avseende på barit, saknas, "skrev de." Dessutom, orsaken till förekomsten av högre [strontium] -innehåll i marina bariter än väntat ... är okänd. "

Fältdata tyder på att det är mer troligt att baritutfällningar finns i havsvatten om organiskt material fanns i närheten, även om forskarna sa att den specifika mekanismen för mineral-organiska interaktioner inte är tydlig.

För att bättre förstå varför, de använde organiska filmer i både undermättade och övermättade lösningar och registrerade baritkärnbildning. Tester som hittades barit växte snabbt i lösningen, med kontinuerlig kärnbildning av barit vid gränssnittet mellan lösningen och den organiska filmen.

Det gränssnittet skapar förutsättningar - en mikromiljö - som skiljer sig från de i lösningens huvudkropp, Sa Hu.

"Organics kan berika joner från bulklösningen, att göra den lokala lösningen vid gränssnittet övermättad med avseende på barit, även när bulklösningen var undermättad, "Sa Hu.

Övermättnaden längs den organiska filmen främjade kontinuerlig kärnbildning av barit där, medan det faktum att strontiumsulfatet uppvisade en lägre kärnbildningsenergi föranledde införlivandet av strontium i fällningarna, Hon sa. "Det förklarar mysterierna."

Förutom att erbjuda en förklaring till strontiumrik baritbildning i marina miljöer, forskarna sa att arbetet erbjuder nya insikter för att förstå och manipulera kärnbildning och tillväxt av fasta lösningar, vilket kan leda till nya metoder för att avlägsna toxiner från vatten och andra vätskor. Det inkluderar möjligheten till ett mer effektivt sätt att ta bort strontium från det producerade vattnet till följd av hydraulisk sprickbildning, Sa Hu.

Hon sa att både barit och strontium ofta finns i det producerade vattnet; medan det är relativt enkelt att ta bort barit med tillsats av ett sulfat, att ta bort strontium är mer komplicerat. "Vi föreslår att med en organisk närvaro, du kan ta bort strontium mer effektivt, "