Naturlig forureningstrussel mod drikkevand fra grundvand

Mere end halvdelen af ​​verdens befolkning står over for en truende trussel mod kvaliteten og tilgængeligheden af ​​deres drikkevand, fordi klimaændringer og urbanisering forventes at forårsage en stigning i grundvandets organiske kulstof, en ny UNSW undersøgelse har fundet.

Forskningen, udgivet i Naturkommunikation , undersøgt det største globale datasæt af 9404 publicerede og upublicerede koncentrationer af opløst organisk kulstof (DOC) fra grundvandsmagasiner i 32 lande på tværs af seks kontinenter.

DOC er en naturligt forekommende bestanddel af grundvandet, men jo højere dens koncentration, jo sværere og dyrere er det at gøre grundvand drikkeligt. I Australien, grundvand er meget udbredt som hovedkilden til drikkevand i mange byer.

Hovedforfatter Dr. Liza McDonough, af Connected Waters Initiative Research Center ved UNSW, sagde undersøgelsen forudsagde forhøjede DOC-koncentrationer på grund af forventede ændringer i temperatur og nedbør på grund af klimaændringer, samt øget urbanisering.

"Vi identificerede stigninger i koncentrationen af ​​DOC i grundvandet på op til 45 pct. hovedsagelig på grund af øgede temperaturer i årets vådeste kvartal - f.eks. i en række sydøstlige stater i USA. Vi forudser, at stigninger i DOC på disse steder kan øge vandomkostningerne for en familie på fire med 134 USD om året, " sagde Dr. McDonough.

"Andre områder som det østlige Kina, Indien og dele af Afrika oplever allerede alvorlige grundvandsforureningsproblemer. Disse kan sammensættes yderligere, især i det sydøstlige Kina, af grundvands DOC-stigninger forbundet med store forudsagte temperaturstigninger i årets vådeste kvartal i 2050.

"Generelt, vi forventer, at urbanisering vil øge grundvandets DOC-koncentrationer med op til 19 pct. sammenlignet med landbrugs- eller naturlig arealanvendelse, sandsynligvis som følge af forurening - f.eks. gennem utætte septik- og kloaksystemer."

Forskningen, et samarbejde mellem UNSW, Australian Nuclear Science and Technology Organisation (ANSTO), Southern Cross University, British Geological Survey, og University of Bradford, fandt fire væsentlige medvirkende faktorer til grundvandets DOC-niveauer:klima, arealanvendelse, uorganisk kemi og akviferens alder.

Sundhedstrussel

Dr. McDonough sagde øget grundvand DOC, hvad enten det er naturligt forekommende eller skyldes forurening, udgjorde også en trussel mod menneskers sundhed.

"Grundvand er Jordens største kilde til ferskvand og giver essentielt drikkevand til mere end 50 procent af verdens befolkning, " hun sagde.

"Men, fordi de fleste sundhedspåvirkninger forårsaget af DOC er relateret til dannelsen af ​​biprodukter fra vandbehandlingsklorering og afhænger af koncentrationer af andre vandkemiske parametre, Verdenssundhedsorganisationen og mange lande - inklusive Australien - regulerer ikke DOC-koncentrationer i drikkevand direkte."

Dr. McDonough sagde, at selvom DOC er en naturligt forekommende, nøgleelement af grundvand, det kunne kombineres med, og transport, potentielt farlige tungmetaller, der ellers er bundet til klipper og sedimenter, hvor grundvandet forekommer.

"Dette er en bekymring, når for eksempel, mere end 100, 000 livsvarige kræfttilfælde i USA alene kan tilskrives drikkevandsforurenende stoffer, " hun sagde.

Vandbehandlingsomkostningerne stiger

Dr. McDonough sagde, at det var vigtigt at forstå, hvad der forårsagede høje DOC-koncentrationer i grundvandet.

"En stigning i grundvandets DOC-koncentration påvirker evnen og dermed omkostningerne til at gøre grundvand drikkeligt, " hun sagde.

"For eksempel, vi forventede en stigning på 16 procent i de årlige husholdningsvandsomkostninger i nogle dele af USA på grund af stigende vandbehandlingsomkostninger – på grund af behovet for at implementere yderligere vandbehandlingsforanstaltninger for at fjerne øgede DOC-koncentrationer.

"Faldet i grundvandskvaliteten og den væsentlige stigning i vandbehandlingsomkostningerne vil også forværre eksisterende begrænsninger på grundvandsressourcerne, inklusive tilgængelighed."

Vådt vs tørre klimaer

Dr. McDonough sagde, at virkningerne på grundvandets DOC-niveauer fra klimaændringer og urbanisering, selvom det sandsynligvis vil forekomme globalt, adskilte sig efter geografi og klima.

"Vores forskning fandt, at i tørre klimaer, Grundvandets DOC-koncentrationer steg med højere nedbør, fordi mikrober bedre kan nedbryde organisk stof, såsom blade, under varme og stadig mere våde forhold, " hun sagde.

"Øgede temperaturer i tørre omgivelser, imidlertid, reducerede grundvands DOC-koncentrationer, fordi når forholdene er for varme og tørre, vegetation og kilder til organisk stof er begrænsede.

"Derimod øget regn i varme og våde miljøer reducerede grundvandets DOC-koncentrationer, fordi kraftig nedbør fortynder DOC'en i grundvandet."

Vandbehandlingsløsninger

Dr. McDonough sagde, at hun så frem til at udføre yderligere forskning for at bestemme de bedste vandbehandlingsmuligheder for områder, hvor DOC-koncentrationerne i grundvandet forventes at stige.

"Vores næste skridt er at undersøge, hvordan karakteren af ​​DOC ændrer sig, når du har forskellige grundvandsmineraler, fordi nogle typer organisk materiale kan klæbe til visse mineralske overflader og i sidste ende reducere denne type organisk materiale, der er tilbage i vandet, " hun sagde.

"Dette vil hjælpe med at give vejledning om de bedst egnede vandbehandlingsmuligheder i områder, hvor DOC-koncentrationerne forventes at stige."