Исследование Университета Дьюка показывает, что микроэлементы в ушных костях рыбы можно использовать для выявления и отслеживания загрязнения угольной золой в водах, где она жила.
«Известно, что кальцинированные структуры, или отолиты, обнаруженные во внутреннем ухе рыбы, хранят много информации об истории жизни, включая химические и физические данные о возрасте рыбы, естественной среде обитания и характере миграции», - сказала Джессика Брандт, ведущий автор статьи и аспирант Школы окружающей среды имени Николая Герцога в 2018 году.«Мы показали, что отолиты также улавливают следы загрязняющих веществ, которые повлияли на экосистемы рыб».
Брант и ее команда обнаружили, что соотношение изотопов стронция в отолитах рыб из двух озер Северной Каролины, оба из которых получали сточные воды из угольных золоотстойников на близлежащих электростанциях, соответствует соотношению изотопов стронция в образцах, взятых из донных отложений. на дне озер.
«Это показывает, что отолиты могут использоваться в качестве биогенных индикаторов для оценки потенциального воздействия на окружающую среду потоков отходов угольной золы в затронутых водах», - сказал Брандт, который в настоящее время является научным сотрудником Геологической службы США. «Хотя стронций ведет себя иначе, чем токсичные элементы в выбросах угольной золы, он помогает нам связать высокие уровни этих элементов с источником загрязнения».
Стронций является естественным микроэлементом в угле, который сохраняет уникальные изотопные соотношения даже после сжигания угля и контакта угольной золы с водной средой.
В прошлых исследованиях использовались отношения изотопов стронция для отслеживания воздействия угольной золы на качество воды, «но это первый раз, когда мы смогли доказать, что их также можно использовать в качестве отпечатков пальцев для отслеживания воздействия угольной золы на живые организмы. », - сказал Авнер Венгош, профессор геохимии и качества воды в школе Дьюка Николая, соавтор исследования.
"Это определенно указывает на то, что стронций в рыбе должен быть из-за загрязнения угольной золой", - сказал Венгош.
Команда Дьюка опубликовала результаты своей экспертной оценки 21 ноября в журнале Environmental Science & Technology Letters.
Исследователи собрали пробы поверхностных вод и пористых вод на основе отложений из двух озер Северной Каролины - озера Мейо и озера Саттон, которые исторически были перекрыты для обеспечения охлаждающей водой близлежащих электростанций и для приема их сточных вод. Озеро Саттон было местом большой утечки угольной золы в соседнюю реку Кейп-Фир после того, как ураган Флоренс вызвал наводнение этой осенью.
Исследователи также собрали пробы поверхностных и поровых вод с двух участков, расположенных вверх по течению от озер, и из двух других озер - озера Тиллери и озера Ваккамав, - которые не связаны с потоками отходов угольной золы. Затем образцы были проанализированы в лаборатории вместе с отолитами большеротого окуня из каждого озера.
«Соотношения изотопов стронция в отолитах большеротого окуня перекрываются с соотношениями в соответствующих поровых водах отложений во всех озерах и водохранилищах, что является убедительным доказательством того, что отолиты могут служить биогенными индикаторами выбросов угольной золы», - сказал Ричард Ди Джулио, Салли Клеберг, профессор экологической токсикологии Университета Герцога, соавтор исследования.
Соотношения изотопов стронция в пробах поверхностных вод из озер не всегда соответствовали таковым в отолитах рыб и пробах поровой воды, объяснил Ди Джулио, но это может быть связано с тем, что соотношения поверхностных вод более изменчивы во времени.
«Результаты этого исследования показывают, что исследования отолитов могут дополнить наши существующие исследовательские усилия», - сказал Брандт. «Изотопные индикаторы стронция на водной основе дают нам информацию только о воздействии угольной золы в определенный момент времени, но поскольку отолиты постоянно растут в течение жизни рыбы, мы можем использовать анализ временных рядов отолитов, чтобы определить время выброса потока отходов или разливов, происходящих несколько лет назад. Это представляет собой новое и важное направление в экологической токсикологии и исследованиях качества воды».