Forscher stellen fest, dass mit dem Grundwasser verbundene Bäche eine verbesserte Entgiftung und mikrobielle Vielfalt aufweisen

Bäche mit ausreichenden Verbindungen zu flachen Grundwasserfließwegen weisen eine größere mikrobielle Vielfalt auf und verhindern wirksamer, dass giftige Formen von Metallen – oft Produkte des vorgelagerten Bergbaus – eindringen und flussabwärts transportiert werden. Diese Ströme sind auch besser in der Lage, die bereits vorhandenen Metalle zu entgiften.

Unter günstigen Bedingungen speichert die Zone entlang eines Bachlaufs Nährstoffe und Sauerstoff, die den Ernährungs- und Atmungsbedarf lokaler Wirbelloser und Fische decken. Diese Zone dient auch als Filter, in dem chemische Prozesse und Mikroben die Toxizität und Mobilität von Metallen reduzieren.

Allerdings veröffentlichten die Forscher dieser Forschung in Angewandte und Umweltmikrobiologiefanden heraus, dass bergbaubedingte Schadstoffe, die in einen Bach gelangen, die Filterkapazität dieser reaktiven Zone verringern. Das liegt daran, dass Zuflüsse von sauren, metallreichen Abwässern stillgelegter Minen eine eisenreiche Mineralbarriere bilden – erkennbar an ihrer Rostfarbe –, die den Eintritt von Bachwasser in das Bachbett blockiert, wo die Filterung stattfindet.

Diese Barriere verringert die Artenvielfalt der im Bachbett lebenden Mikroorganismen, und die unter diesen Bedingungen gedeihenden Mikroorganismenarten wandeln im Wasser gelöste Metalle in Mineralien um, die den Bachkanal weiter verstopfen und den Nährstoffaustausch zwischen dem Bach und dem darunter liegenden Grundwasser einschränken Es.

„Dies war eine wichtige Erkenntnis, da der fehlende Austausch zwischen Bach und Grundwasser diesen Bach auch daran hinderte, als natürlicher Filter für giftige Metalle zu dienen“, sagte die korrespondierende Autorin Beth Hoagland, Ph.D., Geochemikerin bei SS Papadopulos & Associates. Inc., Rockville, Md. „Metalle wie Aluminium und Kupfer haben sich in diesem Bach in Mengen angesammelt, die für Wasserlebewesen schädlich sind.“

Die Forschung wurde in zwei Bächen in den San-Juan-Bergen im Südwesten Colorados durchgeführt, einer Region, in der ab dem späten 18. Jahrhundert intensiver Bergbau betrieben wurde, der mehr als ein Jahrhundert andauerte. Die Region ist heute der Superfund-Standort der US-Umweltschutzbehörde, der als Bonita Peak Mining District bekannt ist.

„Unsere Forschung unterstreicht das dynamische Zusammenspiel von Hydrologie, Geochemie und Mikrobiologie an der Grundwasser-Oberflächenwasser-Grenzfläche von Entwässerungsströmen von Säureminen“, sagte Hoagland.

Bäche wie Cement Creek, in die Wasser aus stillgelegten Minen fließt, sind besonders anfällig dafür, zu versauern und giftige Mengen an Metallen zu enthalten, die für Fische, Wirbellose und andere Lebewesen, die im Bach leben oder mit ihm interagieren, schädlich sind. In solchen Bächen ist der Austausch zwischen Grundwasser und Bachwasser aufgrund höherer Konzentrationen an gelöstem Metall eingeschränkt, was die Verbindungen der beiden Wasserquellen verstopft. Dies und ein höherer Säuregehalt führen zu einer geringen Diversität der Mikrobiota.

Ein Vorteil der Forschung besteht darin, zu zeigen, welche Flussbedingungen den Gehalt an toxischen Metallen wie Aluminium, Cadmium, Arsen und Zink verringern, die flussabwärts transportiert werden. Die Forschung zeigt auch, dass Bäche, die einen ausreichenden Austausch zwischen Bachwasser und flachem Grundwasser haben, möglicherweise Mikroorganismen beherbergen, die die Freisetzung toxischer Formen von Metallen in nachgelagerte Ökosysteme reduzieren, sagt Hoagland.

„Diese Erkenntnis kann Regulierungsbehörden und Wissenschaftlern dabei helfen, Sanierungsstrategien zu entwickeln, die diese Bachfunktion verbessern“, sagte Hoagland, „und dadurch die Belastung mit giftigen Metallen aus Bergbauabfällen verringert.“