Zoutinflux uit land en zee vormt ‘dubbel probleem’ voor drinkwater

Salinisatie uit verschillende bronnen kan leiden tot een “zoutere toekomst” voor de wereldwijde rivieren, beken en estuaria, volgens een nieuwe studie geleid door Professor Sujay Kaushal van de Universiteit van Maryland, in samenwerking met andere onderzoekers.

De studie, gepubliceerd in een speciale editie van het tijdschrift Biogeochemistry, vertelt het verhaal van de salinisatie van zoet water—de stijgende concentraties van zoutionen in zoetwaterlichamen wereldwijd. De onderzoekers bieden een kader voor het voorspellen en voorkomen van dit probleem.

Salinisatie heeft gevolgen voor ecosystemen en dieren die zijn aangepast aan bepaalde zoutgehaltes en kan de openbare nutsvoorzieningen en voedselproductie belemmeren. Ongeveer 70% van het drinkwater in de Verenigde Staten komt uit oppervlaktewater zoals rivieren, en hogere zoutconcentraties kunnen moeilijk en kostbaar te verwijderen zijn. Zoet water wordt ook gebruikt voor irrigatie van gewassen en voor het aandrijven van energiecentrales, terwijl te zout water infrastructuur zoals riolen, bruggen en onderzeese kabels kan aantasten.

Kaushal bestudeert al meer dan 20 jaar landgebonden bronnen van zoutvervuiling en leidde eerder onderzoek waaruit bleek dat wegenzout, mijnbouw, landontwikkeling en andere menselijke activiteiten de natuurlijke “zoutcyclus” versnellen, ofwel de beweging van zouten naar het aardoppervlak. In hun nieuwe studie beoordeelden Kaushal en zijn co-auteurs ook de bedreiging van zoutwaterintrusie—de menging van zeewater met zoet water—van kustwateren langs getijdenrivieren.

“Ons artikel betrekt voor het eerst oceanografen om het groeiende probleem van dubbele problemen aan te wijzen: salinisatie vanuit zowel land als zee,” zei Kaushal. “We erkennen nu dat deze zouten uit twee richtingen komen en een opkomend risico vertegenwoordigen dat veel infrastructuur, ecosystemen, landbouw en drinkwatervoorzieningen wereldwijd zal beïnvloeden.”

Extreem weer—van droogtes tot overstromingen en recordhoge temperaturen—kan ook de zoutgehaltes beïnvloeden, zowel positief als negatief. Ondanks deze variabiliteit merkten de onderzoekers op dat de effecten van klimaatverandering, landgebonden zoutvervuiling en zout zeewater op complexe manieren kunnen interageren, soms biogeochemische kettingreacties in zoet water triggerend die het probleem versterken.

Kaushal’s eerdere onderzoek toonde aan dat wegenzouten, die veel worden gebruikt om ijzige wegen en stoepen veiliger te maken, onbedoelde gevolgen hebben. Ze stromen vaak weg in lokale waterwegen, waarbij chemicaliën worden gemobiliseerd die al in het water aanwezig kunnen zijn, en creëren “toxische cocktails.”

Co-auteur van de studie, Gene E. Likens, oprichter van het Cary Institute of Ecosystem Studies, merkte op dat hun onderzoek onthulde dat de kettingreacties daar niet stoppen. “Wat we begonnen te beseffen is dat sommige van de primaire gemobiliseerde chemische cocktails reageren met andere verontreinigingen om secundaire chemische cocktails te vormen, die een dubbele klap voor de waterkwaliteit vormen,” zei Likens. “Wat zorgwekkend is, is dat deze kettingreacties nu plaatsvinden langs de zoetwater-mariene continuum met cascaderende effecten op ecosystemen, landbouw en infrastructuur.”

In één voorbeeld vonden de onderzoekers dat het getijde zoetwater van de Patuxent-rivier, een zijrivier van de Chesapeake Bay, bijzonder hoge concentraties wegenzout bevat. “Sterke pulsen” van zoutionen zijn vooral zichtbaar in de wintermaanden wanneer zoutoplossingen worden gebruikt om ijzige wegen te behandelen.

“Op sommige plaatsen gaat het wegenzout en de vervuiling uit stedelijke gebieden ver stroomafwaarts in de getijdengebieden,” zei Kaushal. “We hadden nooit verwacht deze pulsen van wegenzout van land naar getijdenwater te traceren of dat deze pulsen de inlaten voor drinkwater, energiecentrales en landbouw zouden kunnen beïnvloeden.”

Hoewel de regio Washington D.C. in de afgelopen eeuw minder sneeuwdagen heeft ervaren, zijn er de afgelopen decennia ook intensere sneeuwvalperioden geweest. De onderzoekers merkten op dat stedelijke ontwikkeling en voortdurende afhankelijkheid van wegenzouten hebben geleid tot steeds ernstigere zoutpiekken in veel lokale beken en rivieren, waaronder de Potomac.

“Mensen zijn geneigd te zeggen dat dit probleem is verdwenen met een warmer klimaat, maar we hebben ontdekt dat dit niet waar is en dat zoutpulsen kunnen worden versterkt door weersextremen,” zei Kaushal. “Ik denk dat een belangrijke bijdrage van ons artikel is dat we de rol van klimaatvariabiliteit erkennen en hoe dat de zoutvervuiling vanuit het land en zoutwaterintrusie kan verhogen.”

Kaushal legde uit dat salinisatie een extra stressfactor kan zijn voor waterwegen die al problemen ervaren zoals eutrofiëring—een overbelasting van voedingsstoffen die schadelijke algenbloei kan veroorzaken, wat de zuurstof in het water kan verbruiken en vissen en andere aquatische dieren kan schaden. Kaushal en zijn co-auteurs merkte op dat er meer onderzoek nodig is om te voorspellen hoe klimaatverandering de verspreiding en ernst van dit soort kettingreacties langs beken, rivieren en getijdenwateren zal beïnvloeden.

Ondanks de onbekenden zei Kaushal dat veel van de effecten van salinisatie kunnen worden voorspeld en voorkomen. Het nieuwste onderzoek van zijn team stelt een risicobeheerraamwerk voor dat is ontworpen om te bepalen waar en wanneer salinisatie kan optreden langs een bepaalde waterweg.

“Er is geen uitgebreide richtlijn die alle risico’s en waar ze zouden optreden van zoet water naar zeewater uitlegt, dus ik denk dat ons artikel een eerste stap in die richting is,” zei Kaushal. “Hoewel we hebben aangetoond dat er wereldwijde veranderingen in salinisatie zijn, heeft elke rivier of estuarium zijn eigen unieke risico’s, dus ons raamwerk kan helpen opkomende risico’s te anticiperen die de water-, energiebronnen en voedselvoorzieningen zullen beïnvloeden.”

Kaushal hoopt dat hun raamwerk zal worden gebruikt door degenen die toezicht houden op rivieren, estuaria en drinkwatervoorzieningen, omdat de salinisatie van zoet water een probleem is dat fundamentele menselijke behoeften zoals drinkwater beïnvloedt. “We hebben geen plannen om met zout om te gaan,” zei Kaushal. “Regionale saliniteitbeheerplannen en richtlijnen en risicoanalyses voor rivieren over de hele wereld die zijn gebaseerd op ons raamwerk—dat is wat ik zou willen zien als resultaat van onze studie.”