Grundvandsgenopladningsprojekt informerer statsdækkende bæredygtighedsbestræbelser

Udtømningen af ​​Californiens grundvandsmagasiner ved overpumpning af grundvand har ført til voksende interesse for "styret genopladning af grundvandsmagasiner, " som genopbygger udtømte grundvandsmagasiner ved hjælp af tilgængeligt overfladevand, såsom høje vandløb i floder, afstrømning fra vinterstorme, eller genbrugt spildevand. På samme tid, der er stigende bekymring for forurening af grundvandsforsyningen med nitrat fra gødning, septiktanke, og andre kilder.

Forskere ved UC Santa Cruz adresserer begge problemer med et igangværende program i Pajaro Valley, hvor de har implementeret og studeret grundvandsgenopladningsprojekter og evalueret metoder til at forbedre vandkvaliteten, når det infiltrerer i jorden.

"Når vi øger indsatsen for genopfyldning af grundvand, Det er vigtigt at undgå at bidrage til problemer med vandkvaliteten. Hvis vi hælder vand af god kvalitet i jorden, det vil fortynde eventuelle forurenende stoffer, der allerede er i grundvandet, " sagde Andrew Fisher, professor i jord- og planetvidenskab ved UC Santa Cruz.

I en undersøgelse accepteret til offentliggørelse i Vandforskning , Fishers team viste, at blot ved at tilføje et lag træflis, hvor vandet trænger ind i jorden, kan nitrat fjernes fra vandet ved at stimulere mikrobiel aktivitet i den underliggende jord. Sarah Beganskas, der ledede studiet som en del af hendes ph.d. speciale forskning, sagde træflisen tilvejebringe en kilde til kulstof, der er nødvendig for at denitrificere bakterier i jorden.

"Vi var i stand til at se en stigning i fjernelsen af ​​nitrat fra vandet og, på samme tid, øget overflod af mikrober, der udfører denne proces, " sagde hun. "Træflis øgede nitratfjernelsen selv ved høje infiltrationshastigheder, hvilket er vigtigt, fordi genopladningssteder med høje infiltrationshastigheder ofte foretrækkes."

Lige så vigtigt er det, at flis er relativt billigt. "Det skal være en omkostningseffektiv teknologi for at være praktisk, " sagde Fisher.

Bæredygtig grundvandsforvaltning

Fishers grundvandsforskningsprogram giver værdifulde resultater, ligesom Californien er begyndt et seriøst fremstød for bæredygtig grundvandsforvaltning i hele staten. Under the Sustainable Groundwater Management Act (SGMA) vedtaget i 2014, nye agenturer er ved at blive etableret i hele staten til at forvalte grundvandsressourcer.

"Dette er et vindue af muligheder for os at få nogle af disse ideer derude og give bureauerne nogle valgmuligheder og værktøjer, de kan bruge, " sagde Fisher. "Californien har en overflod af afstrømning. Problemet er, at vi ikke har nok steder til at lægge det på overfladen. Vi har meget plads under jorden."

Fisher og hans elever har arbejdet med Ressource Conservation District i Santa Cruz County for at identificere potentielle steder for grundvandsgenopladning ved at kortlægge regnvandsafstrømning og hydrologiske forhold i hele Santa Cruz County og det nordlige Monterey County. Deres analyse identificerer lokaliteter med både tilstrækkelig afstrømning og gode betingelser for infiltration af vand i underliggende grundvandsmagasiner. Deres rapport, sammen med kort og andre data fra projektet, er tilgængelig online.

Beganskas bemærkede, at selv i et tørt år, en enkelt intens storm kan skabe en masse afstrømning. Desuden, mange klimaundersøgelser forudsiger flere ekstremer i nedbørsmønstre, efterhånden som de globale temperaturer stiger. Det betyder flere ekstremt våde år og ekstremt tørre år. Det betyder også mere intens nedbør, med mere af regnen, der løber af i stedet for at trænge ned i jorden.

"Både klimaforandringer og ændringer i arealanvendelse, hvor udvikling skaber mere uigennemtrængelige overflader, driver øget afstrømning. Så det motiverer virkelig disse bestræbelser på at indsamle afstrømning til genopladning af grundvandsmagasinerne, " sagde Beganskas.

Genoplad nettomåling

Fisher arbejder også på at løse de økonomiske udfordringer i forbindelse med projekter til genopladning af grundvand. Han foreslog et program med "genopladning af nettomåling" for at hjælpe grundejere med at få dækket omkostningerne ved at installere og drive grundvandsgenopladningsbassiner på deres ejendom. Det blev godkendt af bestyrelsen for Pajaro Valley Water Management Agency i 2016 til et femårigt forsøg, og Fisher sagde, at han håber, at programmet kan tjene som model for andre regioner, der står over for lignende udfordringer.

"Vi har forsøgt at ramme problemet på flere niveauer ved at samarbejde med regionale agenturer og samarbejde med andre forskere, " sagde han. Fisher fungerer som campusleder for UC Water Security and Sustainability Research Initiative (UC Water), som er med til at opbygge samarbejder og partnerskaber for at løse problemer med vandforvaltning.

Forskningen i nitratfjernelse er en del af et samarbejde med mikrobiolog Chad Saltikov, professor og formand for mikrobiologi og miljøtoksikologi ved UC Santa Cruz, med finansiering fra Gordon og Betty Moore Foundation. I igangværende undersøgelser, forskerne sammenligner effektiviteten af ​​forskellige kulstofkilder som jordændringer for at stimulere nitratfjernelse, og de undersøger lignende metoder til at håndtere andre forurenende stoffer.

"Nitrat er uden tvivl den mest gennemgående forurening af grundvandet, så det var vores største bekymring, " sagde Beganskas. "Vi begynder også at se på andre forurenende stoffer, såsom arsen, hvilket er en voksende bekymring på nogle områder. "

Fisher sagde, at Pajaro-dalen har været et godt sted både til at teste praktiske løsninger og til at lave interessant videnskabelig forskning. Området er stærkt afhængigt af grundvand og står over for alvorlige problemer med overpumpning, herunder saltvandsindtrængning fra kysten. Som resultat, grundejere og den regionale vandmyndighed er meget motiverede til at prøve strategier som forvaltet akvifergenopladning.

"Og der er god videnskab at lave, " sagde Fisher. "Disse genopladningsdamme giver os et søgelys på de processer, der opstår, når vandet trænger ind i jorden, og vores resultater hjælper os med at designe effektive genopladningsstrategier."