Vatten berör praktiskt taget alla aspekter av det mänskliga samhället, och allt liv på jorden kräver det. Än, färsk, rent vatten blir alltmer knappt - en av åtta människor på planeten saknar tillgång till rent vatten. Drivrutiner för sötvattensaltföroreningar såsom avisare på vägar och parkeringsplatser, vattenavhärdare, och avlopps- och industriutsläpp hotar ytterligare hälsan på sötvattens ekosystem och människors vattensäkerhet.

"Inre sötvattensaltföroreningar på inlandet ökar nationellt och över hela världen, och vi undersökte den potentiella konflikten mellan hantering av sötvattensaltföroreningar och en hållbar praxis att öka vattenförsörjningen genom tillsats av högrenat avloppsvatten till ytvatten och grundvatten, "sa Stanley Grant, professor i civil- och miljöteknik vid Virginia Tech College of Engineering. "Om vi ​​inte kommer på hur vi snart ska vända denna trend med saltföroreningar, det kan bli en av vår nations främsta miljöutmaningar. "

Grant och hans medarbetare har nyligen publicerat sina fynd i tidningen Naturens hållbarhet .

I en ny modellstudie, det förutspåddes att saltföroreningar kommer att öka med över 50 procent i mer än hälften av amerikanska strömmar år 2100. Sötvattenföroreningar i sötvatten är förknippade med minskningen av biologisk mångfald, kritisk livsmiljö för sötvatten, och brist på säkert dricksvatten.

"Vi fann att det finns många möjligheter för att minska bidraget från saltföroreningar i det högrenade avloppsvattnet som släpps ut i Occoquan -reservoaren och sötvattenföroreningar mer allmänt, "sa Peter Vikesland, professor vid institutionen för civil- och miljöteknik och ansluten fakultetsmedlem i Global Change Center, inrymt inom Fralin Life Sciences Institute vid Virginia Tech. "Dessa ansträngningar kommer att kräva avsiktligt engagemang med en mångfaldig grupp av intressegrupper och en noggrann övervägande av de lokala politiska, sociala och miljömässiga sammanhang. "

Från tidsseriedata som samlats in över 25 år, forskarna kvantifierade bidrag från tre saltkällor - högrenat avloppsvatten och utflöden från två snabbt urbaniserande vattendelar i norra Virginia - till den stigande koncentrationen av natrium, en stor jon i samband med sötvattenföroreningar.

Ockokanska reservoaren, en regionalt viktig dricksvattenreservoar i mitten av Atlanten, ligger cirka 30 km sydväst om Washington, D.C., i norra Virginia, och är en av två primära vattenkällor för nästan 2 miljoner människor i Fairfax County, Virginia, och omgivande samhällen. På årsbasis, ungefär 95% av vattnet som strömmar in i reservoaren kommer från dess Occoquan River och Bull Run bifloder.

"Denna studie exemplifierar kraften i att kombinera historiska data och nya beräkningsverktyg; det understryker det otroliga värdet av långsiktig övervakning, "sade Grant som är meddirektör för Occoquan Watershed Monitoring Lab och en ansluten fakultetsmedlem i Center for Coastal Studies at Virginia Tech." Det är ett vittnesbörd om visionen från Virginia Tech och Occoquan Watershed Monitoring Lab och deras samarbete med intressenter i vattendelen, inklusive Fairfax Water och Upper Occoquan Service Authority, under de senaste två decennierna. "

Forskarna fann att stigande saltföroreningar i reservoaren främst kommer från avrinningsvattenavrinningen under vått väder och högt renat avloppsvatten under torrt väder.

Under alla utvärderade tidsskalor, natriumkoncentrationen i det renade avloppsvattnet är högre än i utflödet från de två vattendelarna. Natrium i det renade avloppsvattnet härrör från kemikalier som tillsatts under avloppsrening, industriella och kommersiella utsläpp, mänsklig utsöndring och bortskaffande av dricksvatten och natriumrika hushållsprodukter.

"Vår studie är unik eftersom den samlar ingenjörer, ekologer, hydrologer, och samhällsvetare för att undersöka och ta itu med ett av de största hoten mot världens vattenkvalitet, "sa Sujay Kaushal, en medförfattare på tidningen, professor i geologi vid University of Maryland, och en internationell expert på sötvattensaltning.

Forskarna föreställer sig minst fyra sätt på vilka saltföroreningar kan minskas:begränsa vattendelarnas natriumkällor som kommer in i vattentillförseln (t.ex. från avfettningsanvändning), tillämpa strängare krav på förbehandling av industriella och kommersiella lossare, gå över till natriumfattiga vatten- och avloppsreningsmetoder, och uppmuntra hushållen att anta natriumfattiga produkter.

Dricksvattenförsörjning och avloppssamlingssystem bidrar med salt till det förra bidrar i slutändan också salt till det senare.

"Medborgarna kan börja idag eller i morgon med att tänka mer kritiskt på vad de lägger ner i avloppet och hur det skadar miljön, och i sin tur, sin egen dricksvattenförsörjning, sa Vikesland.

Denna forskning överensstämmer med One Water -visionen som används nationellt och globalt av flera vattentillgångssektorer, och det katalyserar ett robust intressentdrivet beslutsfattande under till synes motstridiga mål.

Denna forskning var en del av ett partnerskap mellan Virginia Tech, University of Maryland, Vanderbilt University, och North Carolina State University. Det finansierades av ett nyligen bidrag på flera miljoner dollar som Grant och hans medarbetare fick från National Science Foundation som syftar till att ta itu med saltvattenföroreningar i sötvatten och är en del av National Science Foundations program för växande konvergensforskning (GCR), som syftar till att katalysera lösningar på samhällets stora utmaningar genom sammanslagning av idéer, närmar sig, och teknik från mycket olika kunskapsområden för att stimulera innovation och upptäckt. Erfarenheter och lärdomar från denna forskning kommer att uppskalas nationellt och globalt i samarbete med The Water Research Foundation.

"Detta mycket tvärvetenskapliga teams samarbetsansträngning exemplifierar den typ av paradigmskiftande vetenskap som vi försöker katalysera och främja, "sa William Hopkins, professor vid College of Natural Resources and Environment, chef för Global Change Center, och associerad verkställande direktör för Fralin Life Sciences Institute. "Sötvattenssaltföroreningar har blivit ett stort fokus för olika forskare vid Virginia Tech eftersom problemet är så utbrett, blir värre, och påverkar både miljön och samhället. Lyckligtvis, teamets forskning ökar vår förståelse av viktiga källor till saltföroreningar så att evidensbaserade insatser kan identifieras och genomföras. Studien har långtgående konsekvenser globalt när vi försöker lösa detta komplexa miljöproblem. "

Denna studie återspeglar det spännande konvergenta tillvägagångssättet som det NSF-finansierade projektet har.

"Medan de biofysiska fynden är främsta och centrala här, den erkänner de komplexa socio-politiska sammanhang där den informationen kommer att tillämpas och förebådar samarbetet, flerintressenters tillvägagångssätt för att hantera problemet med förorening av sötvattensalt som vi för närvarande driver fram, "sa Todd Schenk, biträdande professor vid School of Public and International Affairs i College of Architecture and Urban Studies och ansluten fakultetsmedlem i Global Change Center och Center for Coastal Studies.