Sedan 1980-talet, ett vidsträckt gruvkomplex för borttagning av bergstoppar i södra West Virginia har läckt ut föroreningar – som selen – i närliggande bäckar på nivåer som bedöms vara osäkra för vattenlevande liv.

Nu, även om gruvan är stängd, Forskare har också funnit höga koncentrationer av selen i ströminsekter när de flyger upp ur vattnet och spindlarna som äter dem längs stränderna, en indikation på att föroreningen rör sig från vatten till land när den tar sig upp i näringskedjan.

Studien visar hur "många strömföroreningar kommer ut ur vattnet och trotsar gravitationen, " sa medförfattaren Emily Bernhardt, en biolog vid Duke University som har studerat effekterna av bergstoppsbrytning på regionen i 10 år.

Forskarna tittade på 23 bäckar i Mud River vattendelare, ett nätverk av bäckar och bäckar som slingrar sig genom den branta skogsterrängen i Lincoln County, Västra Virginia. Vattendelaren råkar också tömma 9, 900 tunnland Hobet 21 kolgruva, en av de största gruvdrifterna för borttagning av bergstoppar i Appalachia.

I tre decennier fram till dess stängning 2015, gruvdriften sprängde toppen av bergen för att komma till kolet under och tryckte in den överblivna stenen in i närliggande dalar, begrava bäckar under hundratals meter av spillror.

Vattenavrinningen från detta gruvavfall innehåller naturligt förekommande spårämnen som selen och andra lösta ämnen.

I en tidigare studie, Bernhardt och kollegor fann en ökning av selen och andra spårämnen i vattenprover tagna omedelbart nedströms gruvplatser i Mud Rivers vattendelare.

Den nya studien, publiceras i tidskriften Miljövetenskap och teknik , tittat på hur selen rör sig genom näringsnäten när det väl kommer i vattnet.

Förstaförfattaren Laura Naslund genomförde forskningen som en del av hennes examensarbete i Bernhardt-labbet. Över två år, hon testade för selenuppbyggnad i det grönaktiga slemmet som växer på stenar i bäcken, eller biofilmer, som fungerar som föda för majflugor och andra bäckinsekter.

Hon mätte också selen i ströminsekter när de steg upp ur vattnet för att para sig, och i spindlar som ligger och väntar på stränderna för att de olyckliga insekterna ska ta sig in i deras nät.

Selen kan vara 1000 gånger mer koncentrerat i biofilmer än i det omgivande vattnet. Det koncentreras ytterligare när selenrika biofilmer blir föda för vatteninsekter som betar på gooen, bygga upp till potentiellt toxiska nivåer i deras vävnader.

Teamets resultat visar att ju mer minerad mark det fanns uppströms, desto mer selen fanns det i strömbiofilmer. Och ju mer selen de hittade i biofilmer, desto mer fann de i vatteninsekter och spindlarna som äter insekterna.

Bäckinsekter från minerade platser hade selenkoncentrationer som var fem gånger högre än på andra platser.

Selenkoncentrationerna i insekter och deras spindelrovdjur från utvunna vattendrag var så höga som 95 och 26 ppm, för hög för att anses vara säker för fåglar att äta, och några av de högsta nivåerna som registrerats för djurvävnader.

Mud River vattendelare är inte ett isolerat exempel, sa Bernhardt. Tidigare studier har funnit höga selennivåer i vattenavrinning från bergstoppsminer över centrala Appalachia, även decennier efter att gruvorna stängts.

Medan selenkoncentrationerna var högst i insekter och spindlar samlade nedströms hårt minerade områden, Naslund sa att även en bäck som var fri från kontaminering hade selenrika spindlar på sina stränder, vilket tyder på att insekter som flyger ut ur minerade vattendrag också kan transportera föroreningar till rena platser.

Studien visar att när gruvföroreningar väl sköljs in i bäckar, "det är svårt att få tillbaka tandkrämen i tuben, sa Naslund, doktorand vid University of Georgia.