Flod-grundvand hot spot for arsen

Naturligt forekommende (geogen) grundvandsarsenforurening er et problem af global betydning, med bemærkelsesværdige forekomster i store dele af alluviale og deltaiske akviferer i Syd- og Sydøstasien. For at løse dette problem er der i de sidste to årtier blevet sat en enorm forskningsindsats på for bedre at forstå kilderne og fordelingen af ​​arsenforurenet grundvand. Nu, et australsk team af forskere fra Flinders University, CSIRO og University of Western Australia, sammen med deres kolleger ved det schweiziske føderale institut for akvatisk videnskab og teknologi (Eawag), har brugt computermodellering til at integrere meget af det, der er blevet lært gennem årene, i computersimuleringer, der efterligner de komplekse interaktioner mellem grundvandsstrømning, opløst transport og geokemiske reaktionsmekanismer. Sådanne modeller er vigtige for at analysere feltobservationer, at opklare hvilke kemiske og fysiske processer der spiller en rolle, og at forudsige arsenens adfærd i akviferer - hvor og hvornår forurening kan forekomme i fremtiden. Resultaterne af deres undersøgelse er nu blevet offentliggjort i det seneste nummer af Naturgeovidenskab .

Rekonstruktion af fortiden til at forudsige fremtidig arsen adfærd

Forskergruppen valgte et meget arsenforurenet sted nær Hanoi (Vietnam) for at udvikle og teste deres computermodel. I et første trin brugte de de små koncentrationer af tritium, der var kommet ind i grundvandssystemet fra atmosfæren under atombombe -testningstider, og dets henfaldsprodukt helium, en ædel gas, at rekonstruere, hvor hurtigt og hvor grundvandet bevægede sig i løbet af de sidste fem årtier. Når modelsimuleringerne var i stand til at matche de koncentrationer, der blev målt, yderligere kompleksitet blev tilføjet modellen for at simulere, hvordan arsen blev mobiliseret og transporteret i Holocene akvifer.

Flod-grundvandsgrænsefladen fungerer som reaktions-hotspot

På undersøgelsesstedet, ændringer i grundvandsstrømmen skete i løbet af de sidste 50 år, siden byen Hanoi markant øgede udvindingen af ​​grundvand for at tilfredsstille dets støt stigende vandbehov; dette viste sig at være den vigtigste udløser for arsenforurening i akvifer. Computermodelleringen gjorde det muligt for forskerne at lokalisere kilden til arsen ned til flodsludderne, der regelmæssigt deponeres ved de mere langsomt flydende zoner ved Red River. Det organiske stof, der er indeholdt i disse mudder, frembragte en biogeokemisk reaktion, der førte til frigivelse af arsen og dets km lange transport til vandføreren, der ligger til grund for landsbyen Van Phuc, en proces, der fortsætter den dag i dag. Ved at anvende deres udviklede computermodel i prædiktiv tilstand var forskerne i stand til at illustrere samspillet mellem fire nøglefaktorer om udviklingen og levetiden af ​​arsenfrigivelse ved grænseflader af overfladevand/grundvand, i) overflod af reaktivt organisk stof (ii) overflod af jernoxider; (iii) størrelsen af ​​grundvandsstrømmen og (iv) flodslamaflejringshastighed.