来自佛罗伦萨飓风的洪水淹没了湖泊和邻近的煤灰填埋场,来自北卡罗来纳州两个湖泊的鱼耳石中的锶同位素比率 –

Vengosh实验室过去的研究表明,其中一些金属,如砷,可以从煤灰固体中释放到湖底沉积物颗粒之间的水中,在那里它们积聚起来,随着时间的推移,生物累积在当地的食物中网页。杜克大学2017年的一项研究博士学生Jessica
Brandt透露,在苏顿湖收集的所有鱼类组织样本中,85%仍然含有硒,其含量超过了环保署标准,此后燃煤电厂退役四年。另一项研究表明,萨顿湖鱼类内耳的锶同位素比率现在反映了煤灰中的比例。

过去的研究已经使用锶同位素比率来追踪煤灰对水质的影响,但这是我们第一次能够证明它们也可以用作指纹来追踪煤灰对生物体的影响,Avner
Vengosh说。
,杜克大学尼古拉斯学院的地球化学与水质教授,他是该研究的合着者。

人们早就知道煤灰中含有大量的有毒和致癌元素,如果它们泄漏到环境中会对其造成生态和人类健康风险。美国的发电厂每年产生约1亿吨灰烬。其中大约一半存放在垃圾填埋场或蓄水池中,大多数情况下靠近水道。

布兰特和她的团队发现,来自北卡罗来纳州两个湖泊的鱼耳石中的锶同位素比率 –
这两个湖泊都接收到附近发电厂煤灰池的污水 –
与从底部沉积物中采集的样品中的锶同位素比率相匹配湖泊

北卡罗来纳州达勒姆 –
2015年和2018年从萨顿湖采集的沉积物中发现的煤灰固体含量表明北卡罗来纳州东部的湖泊已被多处煤灰泄漏污染,其中大部分显然未受到监测,直到现在才报告。

Di
Giulio解释说,来自湖泊的地表水样品中的锶同位素比率并不总是与鱼耳石和孔隙水样本中的锶同位素比率相匹配,但这可能是因为地表水比率随时间变化更大。

在萨顿湖发生的事情凸显了全国煤灰储存场所发生大规模不受监控泄漏的风险。在东南部尤其如此,我们看到许多主要的落地热带风暴并且有大量的煤灰蓄水位置在易受洪水侵袭的地区,Vengosh说。

  • Lake Tillery和Lake Waccamaw –
    与煤灰废物流无关。然后在实验室中分析样品,以及来自每个湖泊的大口黑鲈的耳石。

虽然有几条证据表明萨顿湖中发现的煤灰固体来自多次泄漏,但需要进一步分析以确定这些事件的时间表,如果北卡罗来纳州煤灰池附近的其他湖泊也发生了类似的未监测泄漏,
Vengosh说。

这表明耳石可用作生物示踪剂,以评估受影响水域中煤灰废物流对生态影响的可能性,布兰特说,他现在是美国地质调查局的博士后研究员。虽然锶的行为与煤灰废水中的有毒元素不同,但它有助于我们将高含量的这些元素连接回污染源。

我们的结果清楚地表明萨顿湖底部存在煤灰,并表明在佛罗伦萨飓风造成的洪水导致2018年大洪水之后,甚至在此之前,邻近的煤灰储存设施已经有多处煤灰泄漏到湖中,
负责这项研究的杜克大学尼古拉斯环境学院地球化学与水质教授Avner
Vengosh说。

杜克大学的一项研究表明,鱼耳骨中的微量元素可用于识别和跟踪其生活水域中的煤灰污染。

我们在萨顿湖的沉积物中检测到的煤灰污染物含量,包括已知环境影响的金属,与2008年田纳西河流域管理局在田纳西州金斯敦或其所在地的煤灰泄漏污染的河流沉积物相似或更高。
2014年Dan River在北卡罗来纳州泄漏,Vengosh说。

研究人员还收集了位于湖泊上游的两个地点以及其他两个湖泊的表面和孔隙水样本

测试显示2018年和2015年从萨顿湖采集的样品中含有高浓度的煤灰固体和天然沉积物。

锶是煤中天然存在的微量元素,即使在煤炭燃烧和煤灰与水生环境接触后,它仍保持独特的同位素比率。

从20世纪70年代开始,萨顿湖成为杜克能源燃煤发电厂的蓄水池,直到工厂退役,并于2013年被天然气发电厂取代。它位于距离城市上游约11英里的Cape
Fear河上。威尔明顿,现在广泛用于休闲划船和钓鱼。2018年9月,来自佛罗伦萨飓风的洪水淹没了湖泊和邻近的煤灰填埋场,然后又流回了Cape
Fear。

大嘴低音耳石中的锶同位素比率与所有湖泊和水库中相应沉积物孔隙水的比例重叠,这是令人信服的证据,证明耳石可以作为煤灰流出物的生物成因示踪剂,理查德迪朱利奥说,他是Sally
Kleberg教授。杜克的环境毒理学,他是该研究的共同作者。

研究人员使用四种不同的方法分析每个样品,以检测和测量煤灰固体的可能存在 –
磁化率,目测观察微观煤灰颗粒,微量元素分布和锶同位素比率。

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煤灰泄漏不是一次性污染,Vengosh说。它在环境中建立了遗产。即使你关闭了网站,遗产和威胁仍然存在,正如我们的研究显示在萨顿湖和其他煤灰泄漏场所,如田纳西州金斯敦。总的来说,这些发现意味着煤灰在环境中的分布和影响比以前想象的要大得多。

已知在鱼的内耳中发现的钙化结构 – 或耳石 –
存储了许多生命史信息,包括鱼类年龄,出生栖息地和迁徙模式的化学和物理记录,Jessica
Brandt说。该论文和2018年杜克大学尼古拉斯环境学院博士研究生毕业。我们已经证明,耳石还捕获了影响鱼类生态系统的污染物的特征。

他指出,泄漏可能是由洪水引起的,但不能排除其他原因,例如意外释放或过去的倾倒行为

研究人员从北卡罗来纳州的两个湖泊 – 梅奥湖和萨顿湖 –
收集了地表水和基于沉积物的孔隙水样本,这些湖泊历来被用来为附近的发电厂提供冷却水并接收其污水。在佛罗伦萨飓风导致今年秋天发生洪水之后,萨顿湖是一个巨大的煤灰泄漏到邻近的Cape
Fear河的地方。

检测到的污染物中有许多金属 – 包括砷,硒和铊,曾经被用作老鼠毒药 –
在高浓度下会产生毒性影响。这些金属天然存在于煤中,并且当煤被燃烧时富含煤灰残余物。

这肯定表明鱼中的锶必须来自煤灰污染,Vengosh说。

为了进行这项研究,他们对2018年10月从萨顿湖的七个地点和邻近的Cape
Fear河的三个地点收集的底部沉积物进行了四套独立的实验室测试。他们还分析了2015年从萨顿湖采集的三个沉积物样本,并在同一年从附近的Waccamaw湖收集了三个,这些从未作为煤灰蓄水池。

杜克大学团队于11月21日在环境科学与技术快报杂志上发表了同行评审的研究结果。

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这项研究的发现表明,耳石研究可以增加我们现有的研究工作,布兰特说。水基锶同位素示踪剂仅向我们提供有关特定时间点煤灰影响的信息,但由于耳石在鱼的一生中不断生长,我们可以使用耳石的时间序列分析来确定废物流排放的时间或泄漏事故可追溯到几年前。这代表了环境毒理学和水质研究中一个新兴的重要新方向。

他和他的同事于5月24日在全面环境科学杂志上发表了他们的同行评审研究。

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