Отличительный химический состав серы, углерода и стронция дает ученым новые, более точные способы отслеживать загрязнение с горных выработок и отличать его от загрязнения из других источников.«По сути, мы обнаружили, что эти элементы имеют уникальные изотопные отпечатки пальцев, что означает, что мы можем использовать их в качестве диагностических инструментов для количественной оценки относительного вклада горных работ в загрязнение водораздела», — сказал Авнер Венгош, профессор геохимии и качества воды в Школе Николая при Герцоге. Среда.По его словам, недавно идентифицированные индикаторы будут особенно полезны в водоразделах с более чем одним источником потенциального загрязнения. «Потому что они позволяют нам различать, поступают ли загрязняющие вещества из естественных источников, гидроразрыва пласта и добычи сланцевого газа, добычи угля, удаления угольной золы или других причин».
Выводы Венгоша и его команды были опубликованы сегодня в онлайн-выпуске рецензируемого журнала Environmental Science. Технология.Исследователи измерили химический и изотопный состав образцов воды, собранных ежемесячно в 23 точках вдоль реки Верхняя Грязь Западной Вирджинии и ее притоков в период с мая по декабрь 2012 года.
Они обнаружили, что изотопные сигнатуры серы (в сульфате), углерода (в растворенном неорганическом углероде) и стронция в пробах воды, взятых из притоков, прилегающих к горным участкам горных разработок, можно отличить от тех, которые были взяты из нетронутых вод выше по течению. Они также обнаружили, что соотношение изотопов стронция является чувствительным индикатором загрязнения селеном, одним из основных загрязнителей горных работ на вершинах гор.
При добыче полезных ископаемых на вершинах гор компании используют взрывчатые вещества и тяжелую технику для расчистки поверхностных пород и добычи неглубоких залежей высококачественного угля. Компании обычно размещают пустую породу в прилегающих долинах, где они закапывают существующие верхние водотоки.Предыдущие исследования команды Дьюка и других показали, что сток из этих «насыпей долины» содержит повышенный уровень солей и селена, известного рыбного токсина.
Загрязнение может сохраняться и накапливаться в водах ниже по течению в течение десятилетий после остановки активных горных работ и рекультивации насыпей.Проведя испытания, имитирующие естественное вымывание загрязняющих веществ из местных горных пород, Венгош и его команда смогли охарактеризовать химический состав различных геологических образований, которые в итоге превращаются в пустую породу в этих насыпях. Они обнаружили значительные различия в соотношении изотопов стронция и концентрации селена в ручьях, вытекающих из рекультивированных насыпей долин, по сравнению с потоками, вытекающими из активных насыпей.«Это помогает нам в дальнейшем точно определить источник загрязнения, напрямую связав его с типом горных пород в насыпях долины», — сказал Венгош.
Река Верхняя Грязь протекает через малонаселенные районы юга Западной Вирджинии как верховья. На протяжении примерно 10 километров река протекает через открытый горнодобывающий комплекс Hobet 21, который действует с 1970-х годов и является одним из крупнейших в угольных месторождениях Аппалачей.