När vinterstormar hotar att göra resor farliga, människor vänder sig ofta till salt, sprider det frikostigt över motorvägar, gator och trottoarer för att smälta snö och is. Vägsalt är ett viktigt verktyg för säkerhet, eftersom många tusen människor dör eller skadas varje år på grund av väderrelaterade olyckor. Men en ny studie ledd av Sujay Kaushal från University of Maryland varnar för att införa salt i miljön – oavsett om det är för avisning av vägar, gödsling av jordbruksmark eller andra ändamål – släpper ut giftiga kemiska cocktails som skapar ett allvarligt och växande globalt hot mot vår sötvattenförsörjning och människors hälsa.

Tidigare studier av Kaushal och hans team visade att tillsatta salter i miljön kan interagera med jordar och infrastruktur för att frigöra en cocktail av metaller, lösta fasta ämnen och radioaktiva partiklar. Kaushal och hans team namngav dessa kaskadeffekter av introducerade salter Freshwater Salinization Syndrome, och det kan förgifta dricksvatten och orsaka negativa effekter på människors hälsa, lantbruk, infrastruktur, vilda djur och ekosystemens stabilitet.

Kaushals nya studie är den första heltäckande analysen av de komplicerade och sammankopplade effekterna som orsakas av Freshwater Salinization Syndrome och deras inverkan på människors hälsa. Detta arbete tyder på att världens sötvattenförsörjning kan möta allvarliga hot mot lokala, regional och global nivå om en samordnad strategi för förvaltning och reglering inte tillämpas på mänskliga saltkällor. Studien, som uppmanar tillsynsmyndigheter att närma sig salter med samma oro som surt regn, förlust av biologisk mångfald och andra högprofilerade miljöproblem, publicerades den 12 april, 2021, i journalen Biogeokemi.

"Vi brukade tänka på att tillsätta salter som inte något större problem, sade Kaushal, en professor vid UMD:s institution för geologi och geosystemvetenskap Interdisciplinary Center. "Vi trodde att vi satte den på vägarna på vintern och den tvättas bort, men vi insåg att det fastnade och ackumulerades. Nu undersöker vi både de akuta exponeringsriskerna och den långsiktiga hälsan, miljö, och infrastrukturrisker med alla dessa kemiska cocktails som är resultatet av att tillföra salter till miljön, och vi säger, "Detta håller på att bli ett av de allvarligaste hoten mot vår sötvattenförsörjning." Och det händer på många ställen vi tittar på i USA och runt om i världen."

När Kaushal och hans team jämförde data och granskade studier från sötvattensövervakningsstationer över hela världen, de fann en generell ökning av kloridkoncentrationerna på global skala. Klorid är det vanliga elementet i många olika typer av salter som natriumklorid (bordssalt) och kalciumklorid (används vanligtvis för vägsalt). Går ner i data från riktade regioner, de avslöjade också en 30-årig trend av ökande salthalt på platser som Passaic River i norra New Jersey och en 100 mil lång sträcka av Potomac River som förser Washington med dricksvatten, D.C.

Den största människorelaterade saltkällan i områden som nordöstra USA är vägsalt, men andra källor inkluderar avloppsläckor och utsläpp, vattenavhärdare, jordbruksgödsel och fracking saltlösning berikad med salter. Dessutom, indirekta källor till salter i sötvatten inkluderar väderpåverkande vägar, broar och byggnader, som ofta innehåller kalksten, betong eller gips, som alla släpper ut salt när de bryts ner. Ammoniumbaserade gödselmedel kan också leda till utsläpp av salter i urbana gräsmattor och jordbruksmarker. I vissa kustmiljöer, havsnivåhöjning kan vara en annan källa till saltvattenintrång.

Studien pekar på en växande mängd forskning från hela världen som visar hur kemiska cocktails som släpps ut av alla dessa saltkällor skadar både naturliga och byggda miljöer. Till exempel, förändringar i saltnivåer kan tillåta invasiva, mer salttoleranta arter att ta över en bäck. Kemiska cocktails som frigörs av salter kan förändra mikroberna i jord och vatten, och eftersom mikrober är ansvariga för sönderfall och påfyllning av näringsämnen i ett ekosystem, den förändringen kan leda till ännu fler förändringar i frisättningen av salter, näringsämnen och tungmetaller ut i miljön.

I den byggda miljön, salter kan försämra vägar och infrastruktur. De kan också korrodera vattenledningar och orsaka utsläpp av tungmetaller i dricksvattenförsörjningen som de gjorde i Flint, Michigan.

"Jag är mycket förvånad över den ökande omfattningen och intensiteten av dessa problem, vilket framgår av våra studier, " sa studiens medförfattare Gene E. Likens, grundande president emeritus för Cary Institute of Ecosystem Studies och en framstående forskningsprofessor vid University of Connecticut. "Ökad försaltning av ytvatten håller på att bli ett stort miljöproblem på många platser i världen."

Mångfalden av källor och komplexa interaktioner mellan salt och miljön är dåligt förstådda, och varje sjö, ström och akvifer innebär en annan uppsättning förvaltningsutmaningar. Studien föreslår att förvaltningsstrategier måste utvärdera saltbidrag från olika källor på en vattendelarekosystemnivå och prioritera reglering i enlighet med detta, ungefär på samma sätt som näringsämnen i vattendelar hanteras för närvarande.

Förbättringar inom tekniken har bidragit till att minska avrinning av näringsämnen, men säkra och effektiva alternativ till vägsalt finns ännu inte. Kaushal hoppas att förordningen, ny teknik och ett samordnat hanteringssätt kan minska de potentiella hoten från Freshwater Salinization Syndrome i bred skala.

"I sista hand, vi behöver reglering på högre nivåer, och vi saknar fortfarande adekvat skydd av lokala jurisdiktioner och vattenförsörjning, ", sa Kaushal. "Vi har gjort dramatiska förbättringar av surt regn och luftkvalitet, och vi försöker hantera klimatförändringarna på detta sätt. Vad vi behöver här är en mycket bättre förståelse för de komplicerade effekterna av tillsatta salter och regleringar utifrån det. Detta kan tillåta oss att avvärja en riktigt svår framtid för sötvattenförsörjning."

Går framåt, studien betonar vikten av att öka vattenövervakningsarbetet och använda modern sensorteknik för att fånga kontinuerliga data. Högfrekventa sensordata gör det möjligt för forskare och chefer att upptäcka toppar i salthalt och vattenflöde som så småningom kan hjälpa dem att förutsäga den kemiska sammansättningen och ansamlingen av toxiner på grund av Freshwater Salinization Syndrome.

Dessutom, Kaushal sa att fältstudier och experiment som spårar de snabbt växande effekterna av salt i miljön behövs för att förbättra den vetenskapliga förståelsen av problemet. Han har utfört sådan forskning i strömmarna som rinner genom och nära UMDs College Park campus, en stadsmiljö i Washington, D.C. Beltway.