糟糕的水导致了饥饿时间吗？
威廉玛丽的地质学家正在分析1609年和1610年饥荒时期詹姆斯敦岛死亡的可能原因——糟糕的饮用水。
按照今天的饮用和安全标准，这里的水真的很糟糕。科学家们发现，詹姆斯敦含水层的水中砷含量很高，但在不断变化。但是砷在一系列问题中可能远远排在后面，这些问题包括高盐度、各种金属和殖民者厕所的粪便污染。
饥饿时期几乎消灭了这个羽翼未丰的殖民地，在英国的补给和援军到来之前，500名殖民者中的大多数人都被杀死了。历史表明，食物短缺的原因有很多，包括严重的干旱。饮用水的作用一直是学术界考虑的问题。
在地质学副教授格雷戈里·汉考克和地质学助理教授詹姆斯·凯斯特的建议下，12岁的道格·罗兰正在研究殖民者实际使用的水井中的水。汉考克注意到，殖民者把垃圾倾倒在他们的老井里，为今天的考古学家创造了一个集中的各种各样的文物。
堡垒内的三口井几年前就被填满了，但工人们在这三口井都安装了PVC管道，以便进入约翰·史密斯和弗吉尼亚公司使用的同一浅层含水层。地质学家正在将殖民者井里的水与詹姆斯敦岛上新建的14口地下水监测井进行比较。
詹姆斯敦堡垒位于咸淡的詹姆斯河和更咸的沥青和焦油沼泽（并适当地命名）之间的轻微上升的土地上。一直有一种未经证实的观点认为，西班牙人在殖民者的含水层中注入了砷，但凯斯特说，他们不需要这么做：砷是詹姆斯敦岛海底的天然成分。罗兰解释说，他在城堡外的水井中发现了不安全的砷含量，但并不是一直如此。
罗兰说：“我正在研究含水层中砷的浓度，以及导致它们随时间和空间波动的变量。”“世界卫生组织表示，水中的砷含量超过十亿分之十就是不健康的。”
凯斯特和汉考克从2007年开始着手这个项目，当时汉考克第一次对詹姆斯敦的砷故事感兴趣。
汉考克说：“我听说过詹姆斯敦堡垒的故事，以及他们是如何遇到问题的，其中一个问题可能与饮用水有关。“但没有人真正对此做过任何调查。”
2008年，凯斯特和汉考克与地质系的两名学生合作，这两名学生在詹姆斯敦完成了关于地下水化学的高级论文。正是先前的研究和两位教授持续的兴趣促使罗兰加入了这个项目。
砷的存在是他们研究的一个重要组成部分，但他们的分析表明，它只是污染物混合物的一个组成部分。
“这里发生了一系列的事情，”凯斯特说。“首先，它很咸，盐与高血压有关。然后是金属——当然是砷和铁。今天闻起来也很有硫磺味。”
凯斯特解释说，他们已经在大多数井中测量到高硫水平，并表示这可能来自水中的硫还原细菌。此外，殖民者很可能通过他们的外屋污染了自己的水，他补充说。汉考克解释说，蓄水层的水仍然呈现出粪便大肠菌群数量增加的情况，詹姆斯敦岛大量加拿大鹅的粪便取代了厕所。
罗兰要经过多个步骤来收集地下水样本进行研究。首先，他使用地下水位计来测量水的深度。一种被称为YSI探针的仪器可以提供温度、溶解氧含量和电导率，他解释说，这是“盐度的代表”。
然后，他把水从地下抽出，通过一个过滤装置，进入一个干净的样品瓶。在地质佳博体育，他使用该部门最新的仪器——原子吸收光谱仪来测量样品中溶解的砷。凯斯特解释说，砷的含量是由引入光谱仪光路的砷蒸气的光吸收特性决定的。
“某些元素被原子化后，会吸收特定波长的光，”他说。“砷含量越多，吸收的光就越多。该探测器主要测量与砷浓度成正比的光线亮度。这项技术使我们能够精确地测定砷的浓度，精确到十亿分之一
含水层中盐和砷的含量受自然因素控制，如降水、潮汐流和季节变化。新井使地质学家能够监测这些变化。例如，当沼泽的水位上升时，沼泽附近的井在殖民者的井之前显示出盐度的增加。罗兰希望通过在自然条件发生变化时采集大量样本，推算出殖民时期地下水中砷和盐度的水平。
凯斯特说：“一旦我们了解了这些变量是如何控制砷的，我们就可以逆向推算和估计他们可能摄入的砷的范围。”
例如，夏季砷含量高可能是由于詹姆士河（James River）的潮汐流（流入沼泽）以及这几个月的降水量等因素造成的。
“随着我们进入夏季，某些过程可能会将砷集中在含水层中，”罗兰解释说。他说，其中一个过程就是蒸发蒸腾作用，即热量、空气和植物将水从地球上带走并将其返回大气的过程。
“夏季通常会有更多的蒸散，”罗兰说，“所以这可能会导致普遍的季节性趋势。”
他说，随着降水减少和天气变热，水被从沼泽中抽出，这可能成为堡垒附近水井的砷来源。罗兰可以利用这些数据来假设过去的气象趋势是如何影响地下水中的砷含量的，正如约翰·史密斯（John Smith）等殖民者所记录的那样。
罗兰说：“这个项目有历史成分，因为有证据表明，在饥荒时期，砷中毒可能导致一些殖民者的健康状况不佳。”
考古研究表明，殖民者也在罗兰研究的沼泽附近收集水。汉考克解释说，殖民者在沼泽附近取水，使自己处于危险之中。
“这片沼泽的存在可能是砷生产的驱动因素。一般来说，你不会想在沼泽附近喝水，”汉考克说。
