Fasta ämnen från kolaska som hittats i sediment som samlats in från Sutton Lake 2015 och 2018 tyder på att den östra North Carolina sjön har förorenats av flera kolaskaspill, de flesta av dem uppenbarligen oövervakade och orapporterade tills nu.

"Våra resultat indikerar tydligt närvaron av kolaska på botten av Sutton Lake och tyder på att det har förekommit flera kolaskaspill i sjön från intilliggande kolaskalagringsanläggningar efter, och även innan, översvämningsvatten från orkanen Florence orsakade stora översvämningar 2018, sa Avner Vengosh, professor i geokemi och vattenkvalitet vid Duke Universitys Nicholas School of the Environment, som ledde forskningen.

"Nivåerna av kolaska föroreningar vi upptäckt i Sutton Lakes sediment, inklusive metaller med känd miljöpåverkan, liknar eller är högre än vad som hittades i strömsediment som förorenats av kolaskautsläppet från Tennessee Valley Authority 2008 i Kingston, Tennessee, eller 2014 års Dan River-utsläpp här i North Carolina, " sa Vengosh.

Sutton Lake fungerade som uppdämning för ett Duke Energy koleldat kraftverk från 1970-talet tills anläggningen pensionerades och ersattes med en naturgasdriven anläggning 2013. Den ligger vid Cape Fear River cirka 11 mil uppströms från staden av Wilmington, och används nu flitigt för fritidsbåtar och fiske. I september 2018, översvämningsvatten från orkanen Florence översvämmade sjön och en intilliggande deponi för kolaska innan den rann tillbaka till Cape Fear.

Kolaska har länge varit känt för att innehålla höga halter av giftiga och cancerframkallande ämnen som kan utgöra ekologiska och människors hälsorisker om de läcker ut i miljön. Kraftverk i USA genererar cirka 100 miljoner ton av askan per år. Ungefär hälften av det förvaras på soptippar eller uppdämningar, i de flesta fall i anslutning till vattendrag.

"Det som har hänt vid Sutton Lake belyser risken för att storskaliga oövervakade utsläpp inträffar vid lagringsplatser för kolaska i hela landet. Detta är särskilt sant i sydöstra delen av landet där vi ser många stora landfallande tropiska stormar och har ett stort antal kolaska upplag. i områden som är sårbara för översvämningar, " sa Vengosh.

Medan flera bevis tyder på att kolaska som finns i Sutton Lake kommer från flera utsläpp, ytterligare analys kommer att behövas för att fastställa tidslinjen för dessa händelser och om liknande oövervakade utsläpp också har inträffat i andra sjöar nära kolaskadammar i North Carolina, sa Vengosh.

Utsläppen kan ha orsakats av översvämningar, han noterade, men andra orsaker som oavsiktlig utsläpp eller tidigare dumpningsmetoder kan inte uteslutas

Han och hans kollegor publicerade sin referentgranskade studie den 24 maj i tidskriften Vetenskap om den totala miljön .

För att göra studien, de genomförde fyra oberoende uppsättningar av laboratorietester på bottensediment som samlades in i oktober 2018 från sju platser i Sutton Lake och tre platser i den intilliggande Cape Fear River. De analyserade också tre sedimentprover som samlades in från Sutton Lake 2015 och ytterligare tre som samlades in samma år från närliggande sjön Waccamaw, som aldrig har fungerat som en kolaska uppsamling.

Forskarna analyserade varje prov med hjälp av fyra olika metoder för att detektera och mäta eventuell närvaro av fasta ämnen i kolaska - magnetisk känslighet, visuell observation av mikroskopiska kolaskepartiklar, spårelementsfördelningar, och strontiumisotopförhållanden.

Testerna avslöjade höga halter av fast kolaska blandat med naturliga sediment i proverna som samlades in från Sutton Lake både 2018 och 2015.

Bland de föroreningar som upptäcktes fanns många metaller – inklusive arsenik, selen och talium, en gång använt som råttgift - som har toxiska effekter vid förhöjda nivåer. Metallerna finns naturligt i kol och anrikas på kol-aska rester när kolet förbränns.

Tidigare studier av Vengoshs labb har visat att vissa av dessa metaller, som arsenik, kan släppas ut från kolaska i fasta ämnen till vatten som fångas mellan sedimentkorn på sjöns botten, där de bygger upp och, över tid, bioackumuleras i det lokala näringsnätet. En studie från 2017 av Duke University Ph.D. Student Jessica Brandt avslöjade att 85 % av alla fiskvävnadsprover som samlats in från Sutton Lake fortfarande innehöll selen i nivåer som översteg Environmental Protection Agencys standarder fyra år efter att det koleldade kraftverket där lades ned. En annan studie visade att strontiumisotopförhållanden i inre öron hos fisk från Sutton Lake nu speglar förhållandena som finns i kolaska.

"Ett kolaskaspill är inte en engångsförorening, " sade Vengosh. "Det bygger upp ett arv i miljön. Även om du stänger webbplatsen, arvet och hotet finns kvar, som vår forskning har visat vid Sutton Lake och andra utsläppsplatser för kolaska som Kingston, Tennessee. Kollektivt, dessa fynd tyder på att spridningen och påverkan av kolaska i miljön är mycket större än man tidigare trott."