Vervuiling van de Tijuana-rivier beïnvloedt de luchtkwaliteit in San Diego, blijkt uit onderzoek

Kustgebieden zijn extreem dynamisch. Verontreinigingen in het land en water kunnen aerosolvormig worden en door bewoners van kustgemeenschappen worden ingeademd.

De 120 mijl lange Tijuana-rivier stroomt van Baja California naar de Verenigde Staten en loost dagelijks miljoenen gallons afvalwater – waaronder rioolwater, industrieel afval en afstroming – in de Stille Oceaan, waardoor het de belangrijkste bron van kustvervuiling in de regio is.

Afscheiding van afvalwater is al tientallen jaren een aanhoudend probleem en is zo ernstig dat de non-profit milieugroep American Rivers onlangs de Tijuana-rivier als de op één na meest bedreigde rivier van Amerika heeft aangeduid. Een nieuwe studie van de Universiteit van Californië, San Diego, onderzoekt hoe verontreinigingen in afvalwater zich verspreiden en in de atmosfeer worden overgedragen via kust-aerosolen.

In de studie ontdekten onderzoekers dat een mengsel van illegale drugs, metabolieten van drugs en chemicaliën uit banden en persoonlijke verzorgingsproducten zich uit afvalwater aerosolvormig voortplant en detecteerbaar is in zowel lucht als water. De resultaten zijn gepubliceerd in Science Advances.

De hoofdauteur van het artikel, Adam Cooper, verzamelde monsters uit de lucht en het water op verschillende punten langs de kust van San Diego County, waaronder de grens tussen de VS en Mexico, Imperial Beach en het Scripps Institution of Oceanography in La Jolla. Cooper, die vorig voorjaar promoveerde in de chemie, was lid van de groep van assistent-professor chemie en biochemie Jonathan Slade en verzamelde de monsters als onderdeel van een veldstudie met het laboratorium van de onderscheiden professor atmosferische chemie Kimberly Prather.

Prather, die een gezamenlijke aanstelling heeft bij Scripps Oceanography en de afdeling chemie en biochemie van UC San Diego, bestudeert al enkele jaren de effecten van luchtvervuiling door de Tijuana-rivier. Cooper kon deelnemen aan de uitgebreide monsternamecampagne van haar team in meerdere locaties van januari tot maart 2020.

Hoewel de monsters in 2020 zijn genomen, zijn de bevindingen nog steeds relevant omdat er weinig is veranderd in de manier waarop het rioolwater dat uit de rivier vrijkomt, wordt verwerkt. In feite is vervuiling door de rivier al meer dan 50 jaar een probleem.

“De Tijuana-rivierregio is een zeer dynamische omgeving met implicaties voor de volksgezondheid, milieubeleid en internationale betrekkingen tussen de Verenigde Staten en Mexico,” verklaarde Cooper. “Onze studie is een van de meest uitgebreide tot nu toe die de overdracht van verontreinigingen van water naar lucht onderzoekt.” De studie keek naar twee aspecten van afvalwatervervuiling: de bron en de concentratie van verontreinigingen langs de kustlijn van San Diego County.

Om de oorsprong van de verontreinigingen te bepalen, gebruikte het laboratorium van Slade een verbinding waarvan ze wisten dat deze uit rioolwater kwam: benzoylecgonine (BZG), een stabiele metaboliet van cocaïne die voornamelijk wordt geproduceerd wanneer mensen cocaïne gebruiken en deze vervolgens in urine uitscheiden.

Ze ontdekten dat na regenval de BZG-niveaus in het oceaanwater van Imperial Beach stegen in overeenstemming met toegenomen stromen van de Tijuana-rivier, terwijl de BZG-niveaus in aerosolen stegen in overeenstemming met verhoogde zeewater-aerosoluitstoot. Door 11 andere verontreinigingen te correleren met BZG in aerosolen, kon het team bepalen welke zich op een vergelijkbare manier in het milieu gedroegen en waarschijnlijk uit dezelfde afvalwaterbron afkomstig waren. De resultaten toonden een hoge correlatie aan tussen BZG, methamfetamine, octinoxaat (een UV-filter dat in zonnebrandmiddelen wordt gebruikt) en dibenzylamine, een verbinding die wordt gebruikt in de bandenindustrie.

Het tweede deel van de studie mat de concentraties van verontreinigingen langs de kust in het water en de lucht. Overwegend vond men dat deze verontreinigingen hoger waren in het water van de Tijuana-rivier dan in de oceaan, en hoger in het water en de aerosolen in de regio Imperial Beach dan in La Jolla. Hoewel de hoeveelheden van sommige verontreinigingen, zoals cocaïne, minimaal waren, waren andere prominenter, zoals octinoxaat, dat kan afbreken in meer giftige componenten.

In sommige gevallen waren de octinoxaatniveaus vergelijkbaar met metingen die direct boven de vaten van een rioolwaterzuiveringsinstallatie zijn gedaan, wat betekent dat in sommige omgevingscondities aan de kust de concentraties van verontreinigingen die mensen inademen, vergelijkbaar kunnen zijn met die van een werknemer in een rioolwaterzuiveringsinstallatie.

“Het is aangetoond dat octinoxaat DNA kan afbreken wanneer het aan licht wordt blootgesteld,” verklaarde Slade. “En als het in deze kleine aerosolen zit die we inademen, kan het diep in onze longen doordringen en in onze bloedbaan komen. Dat is zeer zorgwekkend, vooral gezien de hoge niveaus die we in de lucht hebben gevonden.”

De studie toont aan dat hoe dichter je bij de Tijuana-rivier bent, hoe waarschijnlijker je bent om aan de verontreinigingen blootgesteld te worden die het met zich meedraagt, ook al zijn de hoeveelheden nog relatief klein – op de schaal van tientallen nanogrammen per uur. Dit lijkt misschien niet veel als je blootstelling beperkt is tot een paar uur, maar bewoners die dicht bij de grens wonen, ademen deze chemicaliën gedurende jaren, zelfs decennia in.

Veel bewoners hebben geklaagd over ademhalingsziekten, slapeloosheid en hoofdpijn, en verschillende stranden in San Diego zijn bijna continu gesloten geweest vanwege hoge niveaus van bacteriën uit afvalwaterafvoer.

Hoewel het artikel geen conclusies trekt over de nadelige effecten op het milieu of de menselijke gezondheid, benadrukken Slade en Cooper de noodzaak van meer onderzoek, betere infrastructuur en grensoverschrijdende samenwerking. “Vaak wordt de rioolcrisis als een waterprobleem beschouwd – en dat is het ook – maar we tonen aan dat het ook in de lucht zit. Eerlijk gezegd weten we nog niet wat de acute gezondheidseffecten zijn,” verklaarde Slade. “Maar de cijfers die we rapporteren kunnen worden opgenomen in modellen om ons te helpen beter te begrijpen wat we inademen en hoeveel we aan blootstelling onderhevig zijn.”

Cooper was zo onder de indruk van zijn werk aan UC San Diego dat hij nu een Science and Policy Technology Fellow is bij de California Council on Science and Technology, waar hij samenwerkt met staats senator Ben Allen. “De oplossingen voor de grensoverschrijdende rioolcrisis worden niet beperkt door technische uitdagingen,” zei Cooper. “Ze worden beperkt door politieke uitdagingen en beleidskwesties. We moeten besluitvormers motiveren om de juiste investeringen te doen.”

Bovenop betere infrastructuur is meer publieke bewustwording cruciaal voor het verbeteren van de water- en luchtkwaliteit in de regio, inclusief het begrijpen van de downstream effecten van de producten die we gebruiken, zoals zonnebrandmiddelen en banden. “Hoewel onze studie zich richt op de Tijuana-rivier, zijn er andere opmerkelijke bronnen van afvalwater en vervuiling in Zuid-Californië, waaronder lozingen van rioolwaterzuiveringsinstallaties, de San Diego-rivier en de Los Angeles-rivier,” zei Slade, die ook opmerkte dat “turbulentie in rivieren en stromen afvalwater kan aerosolvormig maken, wat verder onderzoek vereist.”

Kusthavenomgevingen zijn extreem dynamisch en complex, maar deze vervuilingsproblemen zijn niet beperkt tot de regio San Diego-Tijuana. Ze vormen een wereldwijde bedreiging. Ongeveer 80% van al het wereldwijde afvalwater wordt niet behandeld. Van het deel dat wordt behandeld, verwijderen veel installaties bacteriën, maar geen chemische verontreinigingen. Deze chemicaliën blijven in het water, dat wordt geloosd in rivieren, meren en oceanen, en reizen de wereld rond via waterwegen en in de atmosfeer.

“De wereldwijde toename van onbehandeld afvalwater dat meren, rivieren en oceanen binnenkomt, vormt een groeiende gezondheidsbedreiging. Aerosolisatie van dit verontreinigde water stelt miljarden mensen bloot aan luchtgedragen overdracht, wat veel verder gaat dan degenen die direct in contact komen en talloze anderen die besmette lucht inademen die kilometers ver kan reizen,” verklaarde Prather. “We zetten onze studies in deze regio voort om beter te begrijpen wat de korte- en langetermijneffecten zijn van het inademen van deze nieuw geïdentificeerde bron van luchtvervuiling.”