Harvinaiset maaelementit ovat olennainen osa monia tietokoneita ja muita korkean teknologian laitteita, kuten matkapuhelimia ja kiintolevyjä. Yhä useammin kuitenkin tunnustetaan, että ne voivat olla haitallisia ympäristössä jopa alhaisilla tasoilla.
Tutkimuksen tekijä Diane McKnight sanoi: "Tämä on huolestuttavaa, koska niiden pitoisuuksia ei seurata eikä niille ole vedenlaatustandardeja."
Tutkimus on ensimmäinen, jossa selvitettiin, miten harvinaiset maaelementit liikkuvat mineraalipitoissa vedenjaloissa. Tämä on myös ensimmäinen kerta, kun tutkitaan, miten ilmastonmuutos vapauttaa harvinaisempia maaelementtejä puroksi muuttamalla veden virtausta ja luonnollisia sääprosesseja.
Diane McKnight on 1990-luvulta lähtien saanut oppilaansa tutkimaan Coloradon Snake River -altaan vedenlaatua. Niiden pääpaino on happokivien valumisen mittaamisessa ja havainnoinnissa. Tässä prosessissa kivet, mukaan lukien sulfidipohjaiset mineraalit, kuten pyriitti, hapettuvat, kun ne altistuvat ilmalle ja veddelle. Tuloksena oleva kemiallinen reaktio tuottaa rikkihappoa ja liuenneita metalleja, kuten rautaa, jotka purkautuvat puroksiin. Happamampi vesi voi edelleen liuottaa raskasmetalleja, kuten lyijyä, kadmiumia ja sinkkiä, ja on osoitettu, että se voi kuljettaa myös harvinaisia maaelementtejä.
Harvinaisten maaelementtien liikkuvuutta ohjaa pH-arvo. Ensimmäinen kirjailija Garrett Rue kertoi saaneensa maisterin tutkinnon kalkkitutkimuksesta McKnightin kanssa ja sitten lääkärin tutkinnon Cu boulderissa.
Happokiviviemäröinti tapahtuu luonnollisesti Läntisessä Yhdysvalloissa, koska geologia siellä on runsaasti pyriittiä. Historian kaivokset ovat kuitenkin häirinneet suurta määrää kiviä ja maaperää, mikä on johtanut tämän prosessin jyrkkään kasvuun ja veden saastumiseen alajuoksulla.
Käärmejoen valuma-alueella happokaivosviemäröinnistä kärsivät kaupungit ovat joutuneet sopeutumaan huonoon vedenlaatuun. Jotkut entiset kaivosbuumikaupungit, kuten Silverton, ruokkivat kaukaisista lähteistä. Toiset luottavat kalliisiin vedenkäsittelylaitoksiin. Kaikki Käärmejoen kalat varastoidaan, koska veden sinkkipitoisuus on liian korkea, jotta mikään paikallinen kalalaji voisi selviytyä. Tämä ongelma koskee vain läntistä Yhdysvaltoja. Rue sanoi, että yli 40 prosenttia lännen tärkeimpien jokien yläosista on jonkin happokaivoksen tai kallioiden ojituksen saastuttamia.
Käärmejoki tarjoaa hyvän luonnollisen laboratorion molempien tutkimiseen, koska altaan perulaista puron osaa on hyödynnetty voimakkaasti, kun taas käärmejoen yläosaa ei ole. Rue ja McKnight havaitsivat kuitenkin, että altaan molemmat osat vaikuttavat nyt suuriin määriin metalleja alajuoksulla, koska ilmastonmuutos on tuonut pidemmän kesän ja vähemmän talvista lunta. Pidemmät ja alemmat purot helpottavat metallien tunkeutumista vedenjakajaan ja konsentraatiometalleja, jotka olisi laimennettu sulattamalla lunta.
Se tarkoittaa, että sama prosessi, jossa enemmän raskasmetalleja tulee virtaan, toimii myös harvinaisilla maaelementeillä. Tutkijat löysivät harvinaisia maaelementtejä koko Käärmejoesta" Tallensimme pitoisuusalueen 1-000 mikrogrammaa litrassa - useita suuruusluokaltaan tyypillistä pintavettä suurempia - ja suurimmat pitoisuudet olivat yläjuoksulla olevilla alueilla, jotka saivat ojitusta hylätyistä kaivoksista", Rue sanoi.
He totesivat myös, että harvinaisten maametallien lisääntyminen Käärmejoessa vastaa ilman lämpötilan nousua kesällä, ja harvinaisten maametallien kertynyt pitoisuus purossa elävissä hyönteisissä vastaa muiden metallien, kuten lyijyn ja kadmiumin, myrkyllisyyttä.
Aloimme ymmärtää, että kun harvinaiset maaelementit tulevat veteen, niillä on taipumus pysyä siellä, eikä niitä poisteta perinteisellä käsittelyprosessilla, joka vaikuttaa uudelleenkäyttöön, ja sai jotkin Euroopan kaupungit nimeämään harvinaiset maaelementit uudeksi juomaveden epäpuhtaudeksi. Ottaen huomioon, että Snake River virtaa suoraan Dillionin säiliöön, denveriläiseksi suurimmaksi vesivarastolähteeksi, tämä voi olla ongelma tulevaisuudessa.
Tutkijat ehdottavat, että harvinaisten maaelementtien talteenottaminen luonnonvesistä voi tuottaa arvokkaita hyödykkeitä ja auttaa ratkaisemaan happokiviin ja kaivosten ojituksen liittyviä ongelmia, jotka pahenevat ilmaston muuttuessa.
Harvinaisia maaelementtejä käytetään monien tuotteiden valmistusun. Siksi hallituksemme on etsinyt lähteitä, mutta samaan aikaan kaivostoiminta on jättänyt lähtemättömän jäljen läntisiin vesiin. Jos saamme korjattua osan näistä ympäristöön päästyistä materiaaleista, voi olla syytä hoitaa näitä vesiä ja kierrättää näitä materiaaleja samanaikaisesti.
Tästä ongelmasta on tulossa yhä vakavampi, ja meidän on käsiteltävä sitä. Jos pystymme ratkaisemaan tämän ongelman kattavasti, meillä voi olla arvokkaita resursseja ja ottaa ilmastonmuutokseen sopeutuminen huomioon.