Källan till föroreningar i floder och sötvattensjöar kan nu identifieras med hjälp av en ny omfattande vattenkvalitetsanalys, enligt forskare vid University of Cambridge och Trent University, Kanada.
Mikropartiklar från bildäck, bekämpningsmedel från jordbrukarnas åkrar och gifter från skadliga algblomningar är bara några av de organiska kemikalier som kan upptäckas med det nya tillvägagångssättet, som också indikerar vilken inverkan dessa kemikalier sannolikt kommer att ha i en viss flod eller sjö .
Viktigt är att tillvägagångssättet också kan peka på ursprunget för specifikt organiskt material löst i vattnet, eftersom det har en distinkt sammansättning beroende på dess källa.
Den använder en teknik som kallas högupplöst masspektrometri för att analysera vattenprover:inom en timme ger detta en omfattande översikt över alla organiska molekyler som finns närvarande. Uppsatsen publiceras i tidskriften Science .
Vattenkvaliteten bestäms starkt av mångfalden av organiskt material som är löst i det - kallad "kemdiversitet". Forskarna säger att de tusentals olika lösta organiska föreningarna kan hålla sötvattensekosystemen friska eller bidra till deras nedgång, beroende på vilken blandning som finns.
"Traditionella metoder för att övervaka vattenkvaliteten innebär att man tar många olika mätningar med många enheter, vilket tar mycket tid. Vår teknik är ett väldigt enkelt sätt att få en heltäckande överblick över vad som händer i en viss flod eller sjö", säger Jérémy Fonvielle, forskare vid University of Cambridges institution för biokemi och medförfattare till artikeln.
För att förstå vad som driver denna kemodiversitet granskade teamet studier av löst organiskt material i sötvattenprover från floder och sjöar över hela Europa och norra Kanada.
Till exempel avslöjade vattenanalyser av Lake Erie i Kanada höga halter av fosforföroreningar. Genom att titta på sammansättningen av enskilda molekyler i vattenprovet identifierade forskare jordbruksaktiviteter som källan till denna förorening, snarare än avloppsvatten.
"Medan vi tidigare kunde mäta mängden organisk kväve- eller fosforförorening i en flod, kunde vi inte riktigt identifiera var föroreningarna kom ifrån. Med vår nya metod kan vi använda det unika molekylära fingeravtrycket från olika föroreningskällor i sötvatten för att identifiera deras källa", säger Dr Andrew Tanentzap vid Trent University School of the Environment, medförfattare till rapporten.
Traditionella tillvägagångssätt involverar separat mätning av många indikatorer på ekosystems hälsa, såsom nivån av organiska näringsämnen eller särskilda föroreningar som kväve. Dessa kan indikera vattnets tillstånd, men inte varför detta tillstånd har uppstått.
Upplöst organiskt material är en av de mest komplexa blandningarna på jorden. Den består av tusentals individuella molekyler, var och en med sina egna unika egenskaper. Det här ämnet påverkar många processer i floder och sjöar, inklusive näringsämnens kretslopp, kollagring, ljusabsorption och interaktioner med näringsväv – som tillsammans bestämmer ekosystemets funktion.
Källor till löst organiskt material i sötvatten inkluderar avrinning i tätorter, avrinning från jordbruk, aerosoler och skogsbränder.
"Det är möjligt att övervaka sötvattens hälsa genom mångfalden av föreningar som är närvarande. Vårt tillvägagångssätt kan, och håller på att rullas ut över hela Storbritannien", säger Tanentzap.
Fonvielle kommer nu att tillämpa denna teknik för att analysera vattenprover från dräneringsdiken för jordbruksmark i Fens, som en del av ett projekt som drivs av University of Cambridges Center for Landscape Regeneration för att förstå sötvattenhälsa i detta jordbrukslandskap.
Mer information: Andrew J. Tanentzap, Chemodiversity in freshwater health, Science (2024). DOI:10.1126/science.adg8658. www.science.org/doi/10.1126/science.adg8658
Journalinformation: Vetenskap
Tillhandahålls av University of Cambridge
