Leviathan Creek nedanför en övergiven dagbrottsgruva, en EPA Superfund-webbplats i Sierra Nevada, där järnoxidavlagringar täcker bäckens botten. Kredit:David Herbst
Många mil av bäckar och floder i USA och på andra håll är förorenade av giftiga metaller i surt avrinning som dräneras från övergivna gruvplatser, och stora investeringar har gjorts för att städa upp sura gruvdränering på vissa platser. En ny studie baserad på långtidsövervakningsdata från fyra platser i västra USA visar att saneringsinsatser kan göra det möjligt för drabbade vattendrag att återhämta sig till nära naturliga förhållanden inom 10 till 15 år efter att rensningsarbetet påbörjats.
De fyra gruvpåverkade vattendelare – belägna i bergsgruvregioner i Kalifornien, Colorado, Idaho, och Montana – alla utsågs till Superfund-platser under Comprehensive Environmental Response, Ersättning, and Liability Act (CERCLA), som hjälper till att finansiera saneringen av platser med giftigt avfall i USA. De är bland de få dräneringsplatser för sura gruvor där forskare har genomfört utökade studier för att övervaka effektiviteten av saneringsinsatserna.
"De goda nyheterna från dem alla är att Superfund-investeringar kan återställa vattenkvaliteten och den ekologiska hälsan i bäckarna, sa David Herbst, en forskare vid UC Santa Cruz och medförfattare till en artikel om de nya rönen som ska publiceras i juninumret av Sötvattenvetenskap . Tidningen är för närvarande tillgänglig online.
Under de senaste två decennierna, Herbst har övervakat strömmar som påverkats av dränering av sura gruvor från Leviathan-gruvan i centrala Sierra Nevada. Den nya studien utvecklades utifrån diskussioner som han hade med andra forskare involverade i långtidsstudier av liknande platser.
"Det finns inte många av dessa långtidsstudier av påverkade vattendelar, och genom att kombinera våra data kunde vi identifiera de gemensamma trådarna för återhämtning mellan dessa olika webbplatser, sa Herbst.
För att bedöma återhämtningen av vattenlevande liv i vattendrag och floder som är allvarligt förorenade av de övergivna gruvorna, forskarna kombinerade data från långtidsövervakning under perioder på 20 år eller mer. De använde vatteninsekter och annat mångsidigt ryggradslösa liv (som plattmaskar och sniglar) som indikatorer på återställandet av ekologisk hälsa, med närliggande oförorenade bäckar som fungerar som standarder för jämförelse.
Även med olika blandningar av giftiga metaller och olika behandlingsmetoder som används för att kontrollera föroreningarna på varje plats, studierna dokumenterade framgångsrik återhämtning till nära naturliga förhållanden inom 10 till 15 år. Mycket av återhämtningen gick snabbt, inträffar under de första åren av behandlingen.
Några kilometer nedströms från gruvan, betydande återhämtning av vattenkvalitet och vattenlevande liv har skett sedan sanering av sura gruvdränering. Kredit:David Herbst
"Dessa lovande resultat och gemensamma vägar tyder på att även skrämmande miljöproblem kan åtgärdas med tanke på ansträngning och investeringar, sa Herbst.
Forskningen avslöjade också att platserna delade gemensamma svar trots skillnader i arterna av vattenlevande liv som förekommer i denna breda geografiska region. Delade matvanor, utvecklingsmönster, och beteendeegenskaper förenade hur ryggradslösa djur i bäcken reagerade på lindringen av metallföroreningar.
Arter med egenskaper som att livnära sig på alger, långa livscykler, och att klamra sig fast vid stenytorna blev allt vanligare när toxiciteten minskade med tiden. Arter som var vanligare när metallkoncentrationerna var högre hade egenskaper som snabb utveckling, korta livscykler, livnär sig på avlagringar av organiskt material, och en förmåga att snabbt fly från botten genom att driva in i vattenflödet.
De arter som är mest känsliga för giftiga metaller är majflugorna, stenflugor, och caddisflugor. Över alla bäckar, förlusten av dessa känsliga insekter inträffade vid en toxicitetsnivå som förutspåddes av laboratoriebioanalyser baserade på de kombinerade nivåerna av de närvarande giftiga metallerna.
"Konvergensen av dessa svar över bäckar och på en nivå som överensstämmer med hur vattenkvalitetskriterier fastställs ger stöd till riktlinjer som fastställts för vilka kemiska förhållanden som skyddar bäckars och floders ekosystem, sa Herbst.
Den additiva toxiciteten hos de närvarande metallerna bestämde svaret på föroreningar, han noterade, som visar att vattenkvalitetsnormer bör baseras på kombinerade metaller som förekommer snarare än var för sig för varje metall. Med andra ord, även om en metall är under sin giftiga nivå, när det är närvarande med andra metaller kan den kombinerade effekten överskrida toleransen för vattenlevande organismer.
"Det är viktigt att ta hänsyn till denna faktor i hur vattenkvalitetsnormer för metaller tillämpas, sa Herbst.
