Förflyttningen av grundvatten i akviferer djupt under ytan bär ofta med sig en mängd olika föroreningar som kan spåras till läckande septiska system, skadad underjordisk infrastruktur, överdriven användning av gödselmedel och annan markanvändning. Men var det grundvattnet och de föroreningarna hamnar är ofta okänt.

Använda en drönare med en infraröd värmekamera, ett team av University of Rhode Island-forskare ledda av doktoranden Kyle Young har spårat en del av det till Ocean States kustdammar.

"Vi letar efter att kvantifiera mängden näringsämnen som förs in i våra flodmynningar och vad som händer med dessa näringsämnen, sa Young, en kustbevakningshelikopterpilot och fysiklärare vid Kustbevakningsakademin på tjänstledigt för att doktorera. "Nyckelnäringsämnet är nitrat. I små mängder, nitrat är en bra sak, men i större mängder kan det vara förnedrande för ekosystemet."

Young och hans rådgivare, URI docent Soni Pradhanang, söka kvantifiera utsläppet av grundvatten till saltdammarna som en del av en analys av vad de kallar en "vattenbudget" eller en redovisning av allt vatten som rinner in i och ut ur området.

"Vi vet mängden nederbörd som kommer ner, vi kan kvantifiera hur mycket avrinning som går till bäckvatten, men en sak som inte är lätt att direkt kvantifiera är grundvattenflödet, ", sa Pradhanang. "Vi vet inte hur mycket vatten som går från akvifererna till andra vattendrag."

Eftersom temperaturen på grundvattnet är svalare än saltdammarna på sensommaren, en drönare utrustad med en infraröd värmekamera kan upptäcka en plym av kallt vatten i dammarna som sannolikt är ett utsläpp av grundvatten. Och det är precis vad Young och Pradhanang Labs doktorand Jeeban Panthi och grundexamen Janelle Kmetz har hittat vid dammarna Green Hill och Ninigret.

De flög sina $10, 000 drönare på 400 fot över miles av saltdammskusten och fångade flera infraröda bilder som visar betydande svala zoner som tyder på att grundvatten kommer in i dammen från botten. Eftersom grundvatten är sötvatten och mindre tätt än saltvattnet i dammarna, den stiger till ytan, levererar en tydlig signal till den infraröda kameran.

"Bara för att vi inte ser plymer i vissa områden betyder det inte att det inte finns några grundvattenutsläpp där, för, ", noterade Young. "Det kan vara en för liten sötvattenkomponent för att den ska synas i den termiska signaturen, eller så kanske det inte är tillräckligt svalt jämfört med det omgivande vattnet. Men en sak vi kan säga om de plymer vi hittade är att de har gott om sötvatten, betecknar vatten som kom från landzonen."

Vad det betyder för hälsan i kustdammarna är osäkert. Utsläpp som de som forskarna fann har sannolikt pågått i många år, och grundvatten innehåller inte alltid föroreningar. Men att identifiera deras platser kan vara användbart för att spåra förflyttningen av marklevande föroreningar in i dammarna i framtiden.

Upptäckten har också konsekvenser i samband med klimatförändringar. Enligt Pradhanang, grundvattnet påverkar salthalten och pH i dammvattnet, vilket är avgörande för många vattenaktiviteter som vattenbruk, samt till växterna och djuren som lever i dammarna.

Om stormflod inträffar oftare, som förutspås med klimatförändringarna, de kan påverka mängden grundvatten som kommer in i vattendragen, förändrar miljöförhållandena och påverkar djurlivet som lever där negativt. "Det kan få konsekvenser på ekosystemnivå, " sa Pradhanang.

Nu när plymplatserna har identifierats, Young fortsätter sina drönarflygningar för att se hur vädret och tidvattnet påverkar plymerna.

"Att flyga mycket känslig utrustning på ett flygplan är forskning med hög insats, ", sa han. "Att kvantifiera hur utsläppet förändras över tiden är nästa steg. Men hittills är det trevligt att vi har kunnat identifiera platserna för eventuella föroreningsbidrag till dammarna."

När Young återvänder till Coast Guard Academy nästa år, Pradhanang hoppas att framtida studenter kommer att ta upp projektet för att identifiera platser för utsläpp av grundvatten och mängder i andra saltdammar, kust- och sötvattenförekomster, Narragansett Bay, och på andra håll i regionen.