الثلاثاء، 5 يونيو 2018

يمكن لضخ المياه الجوفية زيادة مستويات الزرنيخ في الري ومياه الشرب

من Free Scripts
لعقود من الزمن ، تسبب ضخ المياه الجوفية المكثف في غرق الأرض تحت وادي سان جواكين في كاليفورنيا ، مما أضر بالبنية التحتية. يشير البحث الذي نشر في دورية Nature Communications إلى أنه عندما يؤدي الضخ إلى غرق الأرض ، فإنه يطلق أيضًا تهديدًا غير مرئي لصحة الإنسان وإنتاج الغذاء: فهو يسمح للزرنيخ بالانتقال إلى طبقات المياه الجوفية التي توفر مياه الشرب لمليون شخص والري للمحاصيل. في بعض من أغنى الأراضي الزراعية في البلاد.

ووجدت المجموعة أن القياسات المشتقة من السواتل من الأرض قد تتنبأ بتراكيز الزرنيخ في المياه الجوفية. ويمكن أن تكون هذه التقنية بمثابة نظام إنذار مبكر لمنع المستويات الخطيرة من التلوث بالزرنيخ في طبقات المياه الجوفية ذات الخصائص المحددة في جميع أنحاء العالم.

وقال الباحث الرئيسي ريان سميث ، وهو أحد مرشحي الدكتوراه في الجيوفيزياء في كلية الأرض والطاقة والعلوم البيئية (ستانفورد إيرث): "لقد كان الزرنيخ في المياه الجوفية مشكلة لفترة طويلة للغاية". إنه موجود بشكل طبيعي في القشرة الأرضية وقلق متكرر في إدارة المياه الجوفية بسبب وجوده في كل مكان وارتباطه بأمراض القلب والسكري والسرطان وأمراض أخرى. وقال سميث "لكن الفكرة القائلة بأن زيادة الإنفاق على الري يمكن أن تزيد من تركيز الزرنيخ هي فكرة جديدة."

الأهم من ذلك ، وجدت المجموعة علامات على أن طبقات المياه الجوفية الملوثة نتيجة لزيادة الضغط يمكن أن تتعافى إذا توقفت السحوبات. وكانت المناطق التي أظهرت تباطؤًا أبطأ بالمقارنة مع 15 عامًا سابقًا أيضًا مستويات منخفضة من الزرنيخ. وقال الباحث المشارك في الدراسة سكوت فاندورف ، وهو أستاذ في علوم نظم الأرض وزميل كبير في معهد ستانفورد وودز للبيئة: "يجب أن تكون المياه الجوفية قد انقلبت إلى حد كبير".

الافراج عن الزرنيخ من الطين

قام فريق البحث بتحليل بيانات الزرنيخ لمئات الآبار في فترتين مختلفتين من الجفاف إلى جانب تقديرات على مستوى سطح البحر للهبوط الأرضي أو الغرق التي التقطتها السواتل. ووجد الباحثون أنه عندما تغرق الأراضي في حوض تولاري في وادي سان خواكين أسرع من 3 بوصات في السنة ، فإن خطر العثور على مستويات الزرنيخ الخطرة في المياه الجوفية بقدر ثلاث أضعاف.

وتتكون طبقات المياه الجوفية في حوض تولاري من مناطق الرمل والحصى التي تفصلها طبقات رقيقة من الطين. يعمل الطين مثل الإسفنج ، ويمسك بالماء وكذلك الزرنيخ المنقوع من رواسب النهر القديمة. على عكس طبقات الرمل والحصى ، تحتوي هذه الطميية على القليل من الأكسجين ، مما يخلق ظروفًا للزرنيخ في شكل يذوب بسهولة في الماء.

عندما يجتذب الضخ الكثير من المياه من مناطق الرمل والحصى ، يضغط الخزان الجوفي ويغرق الأرض. وأوضح فيندورف: "بدأت الرمال والحصى التي تم تفريغها بسبب ضغط المياه بالضغط على الإسفنج". ثم يبدأ الماء الغني بالزرنيخ بالتسرب ويخلط مع الماء في طبقة المياه الجوفية الرئيسية.

عندما يبطئ ضخ الماء بشكل كافٍ لوضع المكابح على الهبوط - ويخفف الضغط على الزرنيخ المحبوس - يمكن أن ينغمر الماء النقي في المياه من الجداول والمطر والجريان السطحي الطبيعي على السطح من تنظيف النظام بشكل تدريجي.

ومع ذلك ، يحذر المؤلف المشارك في الدراسة روزماري نايت ، أستاذ الجيوفيزياء وأعضاء هيئة التدريس المنتسبين في معهد وودز ، من الأعمال المصرفية أكثر من اللازم في ظل انتعاش يمكن التنبؤ به من الإفراط في الإنفاق. وقالت: "المدة التي يستغرقها التعافي ستتغير بدرجة كبيرة وتعتمد على العديد من العوامل".

وقال الباحثون إن الإفراط في ضخ المياه في طبقات المياه الجوفية الأخرى يمكن أن يؤدي إلى نفس مشاكل التلوث التي تظهر في وادي سان جواكين إذا كانت لديهم ثلاثة صفات: طبقات متغيرة من الطين والرمل. مصدر للزرنيخ ومحتوى الأكسجين المنخفض نسبياً ، وهو أمر شائع في طبقات المياه الجوفية الموجودة تحت الطين السميك.

قد يكون التهديد أكثر انتشارًا مما كان يعتقد من قبل. فقط في السنوات القليلة الماضية اكتشف العلماء أن طبقات المياه الجوفية جيدة التهوية التي تعتبر محصنة إلى حد كبير من مشاكل الزرنيخ يمكن في الواقع أن تكون ممزوجة مع الطين الذي يحتوي على مستويات منخفضة من الأكسجين الضرورية للزرنيخ للانتقال إلى معظم المياه الجوفية. وقال فيندورف "بدأنا ندرك أن هذا خطر."

رؤى القمر الصناعي

إن الكشف عن أن الاستشعار عن بعد يمكن أن يثير إنذاراً قبل أن يهدد التلوث صحة الإنسان يعطي الأمل في مراقبة أفضل للمياه. وقال نايت: "بدلاً من الاضطرار إلى حفر الآبار وإعادة عينات المياه إلى المختبر ، لدينا قمر صناعي يحصل على البيانات التي نحتاجها".

وفي حين أن البيانات الجيدة مهمة للتحقق من صحة بيانات الأقمار الصناعية ومعايرتها ، فقد أوضحت أن المراقبة على الأرض لا يمكن أن تتطابق أبداً مع اتساع وسرعة الاستشعار عن بعد. وقالت نايت: "إنك لا تقوم أبداً بأخذ عينات من بئر ما يكفي للقبض على الزرنيخ في اللحظة التي تكون فيها في البئر". "لذلك من الرائع أن يكون لدينا نظام الإنذار المبكر بالاستشعار عن بعد هذا لكي يدرك الناس أنهم يقتربون من نقطة حرجة من حيث جودة المياه."

تعتمد الدراسة على الأبحاث التي قادتها لورا إربان عام 2013 ، ثم طالبة دكتوراه تعمل في دلتا نهر ميكونغ في فيتنام. "هذا هو المكان الذي بدأنا فيه بالقول ،" أوه لا ، "قال Fendorf ، الذي شارك في تأليف تلك الورقة.

كما هو الحال في وادي سان خواكين ، أظهرت مناطق دلتا نهر ميكونغ حيث كانت الأراضي غارقة أكثر تركيزات أعلى للزرنيخ. "الآن لدينا موقعين في مناطق جغرافية مختلفة تماما حيث يبدو أن نفس الآليات تعمل" ، قال Fendorf. "هذا يرسل دافعا نحتاجه للتفكير في إدارة المياه الجوفية والتأكد من أننا لا نبالغ في تكوين طبقات المياه الجوفية".

0 التعليقات:

إرسال تعليق